高级氧化技术专题

高级氧化技术专题AdvancedOxidationTechnologyTopics01研究背景02研究过程03工程应用高级氧化技术专题研究背景•我国重工业废水的排放一直对我国的生活用水造成极大的污染，难降解有机废水排放对环境产生的问题日益突出，因此研究人员把研究方向转向高级氧化技术（ATOs）。•1976年，Hoigne等人首先提出了从根本上解决治理污水过程中产生的二次污染问题即高级氧化概念，也成为绿色化学。概念•对于高级氧化技术而言，其概念为：可以产生具有比较强的氧化活性的羟基自由基，为了提高污水的可生化性，可通过以下两种机理来实现，第一种机理是将难降解的物质直接矿化处理；第二种就是在自由基的帮助下，将大分子物质降解成为小分子物质。•在废水处理中，对于难降解的内部含有有机物的废水，最合适的处理方法是高级氧化。在采取这种方法的时候，不会产生再次污染，并且这一反应阶段的反应时间比较短，并且效率比较高，具有很大的应用前景。原理•第一步：羟基自由基的产生•第二步：羟基自由基与污染物发生链式反应。•其反应的最终产物是无毒的二氧化碳、少量无机盐以及水，这些产物对环境不会造成污染。优势和特点①产生大量氧化能力仅次于氟，且能够诱发后面链反应的中间产物羟基自由基HO·；②HO·性质活泼，与废水中的污染物直接发生反应而生成的水、二氧化碳与无害盐不会污染环境，这是一种清洁的水处理方法；③是一种容易控制的物理——化学处理过程，其降解污染物的程度高，甚至对10-9级的污染物也有效果；④除了单独处理外，还可与其他处理过程相匹配以达到降低成本的目的，如生化处理的前后处理就是应用该水处理方法。因此，探索、研制、开发一条适用范围广、投资少、节能高效的污水治理路已势在必行。该技术几乎治理所有废水，而且设备简单、占地面积小，耗费较少（可利用太阳能）非常适合我国国情。分类•湿式氧化技术•化学氧化技术•超临界水氧化技术根据自由基产生的方式可分为：根据自由基产生的条件可分为：•电化学氧化技术•光化学氧化技术•声化学氧化技术国内外现状•针对上述方法，相关的实验研究在国内很少就其实际工程应用展开，依旧局限于室内小规模废水模拟的中试阶段，而相较而言，国外对此已取得了可观的应用成果。超临界氧化、有湿式氧化等在发达的欧美地区，有许多技术相应的中试工厂或工程应用实例。领域涵盖化工、染料、农药、印染、造纸黑液等。在工业废水处理问题上，催化湿式氧化法就得到日本大阪的触媒公司的积极使用，处理效果十分出色可靠。•所以目前，应用高级氧化技术的主要方向重点在于处理废水时，结合相对比较先进的氧化反应处理工艺流程；其联用方式目前由两个方向组成，一方面是结合不同的单个高级氧化；另一方面是结合高级氧化过程与生物处理过程，它也是近来受关注较多的处理废水方面的焦点。由于处理效果良好稳定且成本较低、高级氧化过程与生物处理过程组合工艺其应用前景一片光明。Fenton氧化•芬顿试剂即可溶性亚铁盐（Fe2+）与过氧化氢（H2O2）的组合，其具有很强的氧化能力。研究表明，芬顿试剂的氧化反应是通过Fe2+和H2O2作用，产生羟基自由基（·OH），机理如下：Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-Fe2++·OH→Fe3++OH-Fe2++H2O2→Fe2++HO2·+H+HO2·+H2O2→O2+H2O+·OHFe3++3OH-→Fe（OH）3（胶体）自由基反应的基本原理目前，有研究指出,水的湿法氧化反应进行为：O2→O·+O·O·+H2O→HO·+HO·RH+HO·→R·+H2OR·+O2→ROO·ROO·+HR→R·+ROOHHO·自由基在反应过程最先生成,之后ROOH（低级羧酸）再由其同有机物RH反应得到,最后ROOH被氧化，最终生成CO2和H2O。催化剂在自由基反应中的机理催化剂中过渡金属离子会使得自由基反应的反应机理如下所示：RH+Mn+→R+M(n-1)++H+ROOH+Mn+→M(n+1)++OH-+RO·ROOH+Mn+→M(n+1)++H++ROO·但当催化剂浓度过高时,会造成反催化作用，并抑制氧化反应速率,机理如下:ROO·+M(n-1)+→ROOMn+工程应用1、污水处理车间废水处理2012年为了使高效催化氧化法应用于甘肃省的生活污水处理，将高效催化氧化法同大孔径生物载体技术有机组合,集成创新，研发生活污水回用处理技术。这个项目的主要内容是将日本的处理水的技术和自主研究形成的高级氧化技术相结合起来，使两种方法相互融合，从而创新形成新的水处理技术。这样产生的新型处理技术和一般的处理技术相比具有很多优点，例如花费少，面积小，具有较高的自动性，与甘肃省的污水处理情况符合。这种技术具有简单的操作方式，可以大范围的运用，可以适合推广运用。目前在省危废中心污水处理车间建成处理24m3/d生活污水高级催化氧化/流离球复合技术。2014年9月1日委托兰州市环境监测站现场采样监测，监测结果见监测报告（1）从2012年10月挂膜至2014年没有产生污泥（2）COD去除率高达90%;出口COD可达60mg/l以下（3）NH3-N去除率高达95%;;出口NH3-N可达1mg/l以下（4）SS去除率高达79%;出口SS可达2.5mg/l（5）出水无色无味完全达到中水回用标准高级催化氧化/大孔径生物载体复合技术优势与开发技术经济效益分析•1)从2012年10月挂膜至2014年6月没有产生污泥；不产生臭气；出水水质完全达到回用水标准，实现废水0排放，可节约用水24m3/d。•2)占地面积：1.2m×14m=17m2•3)直接运行成本：电费0.85kw/h×0.5元=0.43元高级催化氧化水处理技术应用于不同行业废水处理试验研究2、医疗废物高温蒸汽灭菌废水处理甘肃省危险废物处置中心为了提升医疗废物应急处置能力,缓解突发紧急情况下回转窑焚烧处理系统运行的压力,建设使用年限为10年（2013年～2023年），设计规模为10吨/天的高温蒸汽灭菌先处理后毁形的医疗废物处理装置，以应对焚烧系统检修期间和兰州市发生疫情时医疗废物安全处置的紧急突发情况。该高温蒸汽灭菌系统日产生废水12.4m3。根据《环评》中厂区废水零排放原则，此系统所产生12.4m3废水必须全部处理回用。通过现场调研，综合考虑，拟建设24m3/d高级催化氧化废水处理工程。高级催化氧化技术处理医疗废物处置场废水可行性及特点为解决上述问题，研发一种难降解高浓度医疗废水高级催化氧化处理系统，新型技术与现有技术相比具有以下优点：1、采用高级催化氧化技术使废水可直接处理达到排放标准或中水回用标准，不但减少了工序，而且降低了投资。2、将废水中可溶性有毒物质通过催化剂/氧化剂高级催化氧化法进行降解；也可后续生化法进行深度处理，可使出水达到排放标准或中水回用要求，运行费用达0.5元以内。3、废水中的COD从数百mg/L左右降至100mg/L以下，去除率高，完全脱色,出水清澈透明，达到排放标准或中水回用要求；且处理时间累计不超过5小时。1、调节池2、潜水泵,3流量计,4,5.加药桶,6.管式混合器,7沉淀池,8.高级催化氧化反应器,9.消毒池。作用：由潜水泵将废水从调节池中抽出通过流量计间,加入一定量的PAC,PAM混凝剂,进入管式混合器后进入沉淀槽中，经30min沉淀自流进入高级催化氧化反应器，通过催化剂和残留ClO2共同催化氧化作用将可溶性有害有毒物质降解成CO2,H2O及无毒无害的无机离子后流入消毒池加入一定量的CO2消毒达到中水回用的要求，进行回用。结论•采用两级物化处理，废水可直接处理达到中水回用标准,减少了工序，降低了投资溶性物质及胶体采用混凝沉淀去除，可溶性有毒物质通过高级催化氧化法进行降解；•同时利用消毒液残留ClO2进行深度处理，可使出水达到中水回用要求运行费用达0.4元以内；•出水水质中COD的降解率:本技术可将COD从175左右降至47以下，去降率达到85%以上，出水清澈透明，充分达到中水回用要求。处理时间累计不超过2小时。成果与展望目前，高级氧化技术（AOPs）已经广泛应用于去除COD、TOD、染料、酚类化合物、内分泌干扰物和其他工业废水。影响AOPs去除物的主要因素有：目标物、氧化剂和催化剂的初始浓度、接触时间、光照强度和pH值等。AOPs降解污染物虽然有去除率高、降解速度快、操作简便等优点，但一些工艺很有可能会给体系带来新的污染物。光化学氧化技术在能源消耗这一点也非常值得关注。谢谢观看THANKYOU