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新型水处理超声波氧与电化学氧化法技术

文章出处:深圳市高斯宝环境技术有限公司 人气:-发表时间:2019-01-21

超声波氧化法原理

超声波氧化法是一种新型水处理技术,其降解有机污染物机理是在超声波(频率一般在20kHz~5MHz)作用下液体产生空化泡,在空化泡崩溃瞬间,会在空化泡内及周围极小空间范围内伴随发生极端高温(1900~5200k)高压(50~100MPa)区,温度变化率高达109K/s,即形成了所谓“热点”。进入空化泡中水分子在高温高压下被裂解形成?OH、?H及H2O2,易挥发的有机污染物形成蒸汽直接热分解,而难挥发的有机污染物在空化泡气液界面上或在本溶液体系中与同空化产生自由基直接发生氧化反应,从而达到氧化降解有机污染物过程。有关研究表明:超声波氧化法处理垃圾渗滤液,氨氮去除率达82%以上,渗滤液可生化性也有显著提高。


超声波氧化法虽然具有处理工艺设备简单、易操作、无二次污染等优点,但也存在氧化降解效果差、超声能量转化率与利用率低、处理规模小、处理费用高和处理时间长等缺点。因此,超声波氧化法时常作为其他氧化剂和处理技术的辅助和强化技术,形成US/O3、US/H2O2、US/UV/TiO2、US/Fenton等组合工艺。晏飞来等人采用超声波- TiO2光催化工艺处理垃圾渗滤,COD去除率达50%以上,氨氮去除率为75%;潘云霞等人采用超声波-Fenton工艺处理垃圾渗滤液,色度去除率接近100%,COD去除率达73.5%。

超声波氧化技术与其他技术联用时处理效果较好,是一种环境友好型水处理技术,有良好的发展和应用前景。但是超声波技术处理垃圾渗滤液技术过于单一,对氨氮去除效果很显著,对COD去除效果则不明显。因此超声波氧化技术只能作为预处理,将其应用于高效深度处理还需进一步研究。


电化学氧化法

电化学氧化法因其高效和易操作被认为是污水处理的最有效方法。其原理是在阴极释放出电子发生还原反应,绝大部分重金属类污染物质可被去除;在阳极吸收电子发生氧化反应,有机污染物可被氧化降解,氧化反应在溶液体系中也可同时进行。有机污染物电化学氧化机理可分为直接氧化过程和间接氧化过程两种,不过采用电化学氧化法处理垃圾渗滤液,间接氧化过程是起主要作用。Chiang等人采用电化学氧化法对垃圾渗滤液进行预处理,COD、氨氮去除率分别达90.3%、80.1%。Lei等人将生化后垃圾渗滤液采用电化学氧化法进行深度处理,COD、氨氮、BOD去除率分别达到98.5%、99.9%、99.9%。

电极催化活性和稳定性可通过掺杂其他金属和非金属得到加强。Shao等人采用Ti/TiO2-lrO2-RuO2阳极和不锈钢阴极处理生化后垃圾渗滤液,氨氮被完全去除,垃圾渗滤液可生化性提高到0.30。

电化学氧化法是一种有效的废水处理技术,可有效去除废水中COD和NH3-N,且对色度也有很好脱色效果,在其处理过程中不产生二次污染物,并且工艺操作简便、易于控制、反应条件温和,兼有凝聚、杀菌灯优点。但是电化学氧化法也存在诸多问题,如:析氧和析氢副反应、能耗大、工艺设备成本高等,从而限制了其在工程上的应用。今后研究应着重新型电极材料及电化学反应器;限制电化学氧化法反应过程中的副反应,增加电流效应,降低能耗,采用电化学氧化法与传统生物法联合工艺来降低能耗,促进其在工程上的应用。


现有大量研究结果表明,AOPs能有效地氧化降解垃圾渗滤液中有机污染物并能大幅提高可生化性,可将其作为预处理工艺或深度处理工艺与生化法结合,构成联合工艺具有处理效果好、工艺设备投资少、处理成本低等特点,具有较好应用前景。但目前AOPs尚不够十分成熟,需在以下几方面有待于进一步研究。

1)单一运用AOPs难以彻底去除垃圾渗滤液中有机污染物,且成本较高,与产业化应用还有一定距离。只有更深入地研究AOPs机理,改善其自身存在不足,并与其他传统处理工艺进行优化组合,取长补短,充分发挥其强氧化降解能力的优势,是今后研究及应用的主要方向。

2)研究并生产低成本、高效率氧化剂是AOPs实现大规模工业化的基础。目前氧化剂工业生产不是问题,问题是制造成本偏高,因此研究开发新型氧化剂将会成为今后研究热点。

3)催化剂在AOPs中起到至关重要作用,在垃圾渗滤液成分复杂系统中要找到催化活性好、化学稳定性强、处理效率高、适用范围广、成本低廉催化剂需要进行更深入地研究。

4)开发新型垃圾渗滤液处理工艺是今后AOPs发展趋势。可借鉴并吸收国外先进污水处理技术,开发投资及运行费用低、管理简单,并且适合我国国情AOPs处理垃圾渗滤液,这样才能带来更多工业效益、环境效益和社会效益。

5)设计开发出更简易、高效、易操作反应器,促进其更快地应用于实际工程当中,为高效、快速处理垃圾渗滤液提供一个新的途径。



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