高级氧化技术在焦化废水处理中的应用

钢铁行业迅猛发展，产生了大量难处理的工业废水，尤其是焦化废水，含有大量有毒有害、难降解的高浓度有机物，具有成分复杂、水质水量变化大等特点，焦化废水的治理日益引起人们的重视。目前，焦化废水的处理主要是传统的生物处理法、絮凝混凝法、吸附法等。焦化废水可生化性差，需要大量稀释后再进行生化处理，并且存在生化出水后COD（化学需氧量）和氨氮量很难同时达标的问题，需要再进行深度处理。而一些深度处理技术处理费用高，对一些有毒有害物质也很难做到完全降解，并容易产生二次污染。基于目前焦化废水的处理现状，研究高效环保的处理技术是非常必要的。

高级氧化技术（Advanced Oxidation Process，简称AOPs），利用反应体系中产生的活性极强的羟基自由基（·OH）来进攻有机污染物分子，最终将有机污染物氧化为CO2和H2O以及其他无毒的小分子酸，是绿色环保、高效的废水处理技术。目前，高级氧化技术主要有化学氧化、光化学氧化、光催化氧化、湿式催化氧化等。由于AOPs具有氧化性强、操作条件易于控制的优点，近年来引起越来越多的关注。

高级氧化技术的利与弊

化学氧化法。该法是用化学氧化剂将液态或气态的无机物或有机物转化成微毒物、无毒物，或将其转化成易分离形态。水处理领域中常用的氧化剂为臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。在苯酚废水处理工艺中，臭氧和过氧化氢的应用最为常见。

光化学氧化法。该法是在光作用下进行的化学反应，需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激发产生分子激发态，之后才发生化学变化到另一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间产物。单纯紫外光辐射的分解作用较弱，通过向紫外光氧化法中引入适量的氧化剂（如H2O2、O3等），可以明显优化废水的处理效果和加快降解速率。有机物的光降解有直接光降解和间接光降解两个途径，前者是指有机物分子吸收光能后呈激发态与周围环境中的物质直接进行反应；后者是指有机物环境中存在的某些物质吸收光能呈激发态，再诱导有机物、污染物反应的过程。其中，间接光降解有机物更为重要。

光催化氧化法。该法是光催化剂（也称光触媒）在特定波长光源的照射下产生催化作用，使周围的水分子和氧气激发形成极具活性的·OH-和·O2自由离子基。光催化氧化技术使用的催化剂有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。

湿式氧化法。该法是在高温、高压下，利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水，从而去除污染物的一种高级氧化方法。该方法具有适用范围广，处理效率高，极少有二次污染，氧化速率快，可回收能量和有用物料等特点。在日本和美国，此类方法己有工程应用，属于前沿技术，发展前景广阔。但是此法也存在问题，那就是湿式氧化一般要求在高温高压的条件下进行，其中间产物往往为有机酸，对设备材料要求很高，处理催化剂昂贵，并只适于小流量高浓度的废水。

高级氧化技术可将有机污染物矿化成二氧化碳和水，是环境友好型工艺，但其降解污染物时处理成本过高是制约其推广的“瓶颈”。在我国高级氧化技术中除少数如芬顿法、臭氧氧化技术等已在实际水处理中有所应用，其余还多处于实验室研究或小型试验阶段。只有解决了高级氧化技术投资处理成本高、设备腐蚀严重、处理水量小等缺点，才能加快其在实际工业中的应用。高级氧化技术的发展方向可总结为以下几点：

一是部分技术例如光催化氧化技术、臭氧氧化技术能够提高废水的可生化性，但单独处理焦化废水难度大、成本高，可将其与生化技术结合，降低焦化废水的生物毒性，提高可生化性，再采用低耗高效的生化法进行处理。