高级氧化技术及其在制浆废水处理中的应用.pdf

技术进步·开发技术

高级氧化技术
及其在制浆废水处理中的应用

1，221
○胡湛波王王双飞王刘书孟
（1.上海交通大学环境科学与工程学院上海200240；
2.广西大学造纸科学研究所广西南宁530004）

提提要：介绍了一种针对难降解有机污染物的新型废水处理工艺——高级氧化处理技术，并对其种
类、特点、基本原理及其在制浆造纸工业废水处理中的应用进行了评述。高级氧化处理技术
在处理制浆造纸工业废水方面已展示出广阔的发展前景。
关键词：高级氧化；废水处理；制浆造纸；有机污染物

氧化法和光催化氧化法等。
1.1化化学氧化技术
随着化学氧化技术常用于生物处理的前处理。一般
是在催化剂作用下,用化学氧化剂去处理有机废水以
胡湛波先生，讲师，
博士研究生，主要提高其可生化性,或直接氧化降解废水中有机物使之
研究方向为生物技稳定化。常见的化学氧化方法由于氧化剂的不同可
术在造纸工业中的
分为Ｏ3、Ｈ2Ｏ2、ClO2和KMnO4氧化等。在化学氧化
应用、污水处理新
法中,ＨＯ与亚铁离子组合形成的Fenton试剂在处
技术的开发。22
理一些难降解有机物(如苯酚类、苯胺类)方面显示出
一定的优越性,国内外利用此法处理各类废水已有较
随着在有效降解高浓剧毒有机污染物方面，高级氧多的研究[2]。Fenton法就是以铁盐(Fe2+、Fe3+均可)为

[1]
化法技术获得显著进展，且已成为研究的热点。本催化剂,在H2O2存在下对有机物进行氧化降解，其反
文主要就常见的几种高级氧化技术的原理、主要特应机理如下[3]：

2+3+-
点和其在造纸工业废水处理中的应用分别加以评随着Fe+H2O2→Fe+OH·+OH
述。随着Fe2++OH·→Fe3++OH-
随着Fe3++HO→Fe2++HO+H+
1高高级氧化技术222
随着HO2+H2O2→O2+OH·+H2O

高级氧化技术又称深度氧化技术（Advanced随着RH+OH·→⋯→CO2+H2O
2+2+
OxidationProcess，AOP或者AdvancedOxi-随着在Fe/Ｈ2Ｏ2氧化体系中,H2O2为氧化剂,Fe
2+
dationTechnology，AOT）是指利用羟基自由基为催化剂,H2O2与Fe存在时反应剧烈,形成大量的
（HO·）有效降解水中污染物的化学反应。其原理在具有更强氧化性的HO·自由基，HO·通过电子转移
于运用电、光辐照、催化剂,有时还与氧化剂结合,在等途径使水中有机物被氧化分解成小分子,并可破坏
反应中产生活性极强的自由基(如HO·),再通过自由发色基团。
基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键1.2电电化学氧化技术
等,使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成低电化电化学氧化,又称电化学燃烧[4]。其基本原理是在

毒或无毒的小分子物质,甚至直接降解成为CO2和电极表面的电催化作用下或在由电场作用而产生的

H2O,接近完全矿化。目前的高级氧化技术主要包括自由基作用下使有机物氧化。据此,可将电化学氧化
化学氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水分为直接电化学氧化和间接电化学氧化两个过程。

38《中华纸业》第24卷第8期2003年8月
技术进步·开发技术

直接电化学氧化是使难降解有机污染物在电极表面1.5.1.2电ＵＶ/Ｏ3组合过程
发生氧化还原反应。间接电化学氧化是指利用电化电化Prengle和他的合作者实验中首先发现了ＵＶ/

学反应所产生的氧化剂或还原剂使污染物降解而转Ｏ3(紫外光/臭氧)系统可显著地加快有机物的降解
化为无害物质的一种方法[5]。速率,大大降低COD和BOD的含量。Okabe提出的反
1.3电湿式氧化技术应机理是,当臭氧被光照射时,首先产生游离氧,氧与
电化湿式氧化,又称湿式燃烧,是处理高浓度有机废水反应产生ＨＯ·,反应如下[4]:

水的一种行之有效的方法,其基本原理是在高温高电化1/3Ｏ3+Ｈ2Ｏ+ＵＶ→Ｈ2Ｏ2

压条件下通入空气,使废水中的有机污染物被氧化。电化Ｈ2Ｏ2+ＵＶ→2ＨＯ·

按处理过程有无催化剂可将其分为湿式空气氧化和1.5.1.3电ＵＶ/Ｈ2Ｏ2/Ｏ3氧化

湿式空气催化氧化两类。电化ＵＶ/Ｈ2Ｏ2/Ｏ3氧化工艺的基本原理与ＵＶ/

1.3.1电湿式空气氧化法Ｈ2Ｏ2氧化、ＵＶ/Ｏ3氧化相同,均借助于紫外光激
电化最早开发湿式空气氧化法(WetAirOxidation，发下,形成的强氧化性的ＯＨ·,此外在水溶液中还发
WAO)并实现工业化的是美国的Zim-pro公司[1]。该生如下一系列化学反应[6]:

公司已将WAO工艺应用于烯烃生产废洗涤液、丙烯电化Ｈ2Ｏ2+2Ｏ3→2ＯＨ·+3Ｏ2
－+
腈生产废水及农药生产废水等有毒有害工业废水的电化Ｈ2Ｏ2→ＨＯ2+Ｈ
－－
处理。WAO技术是