＊孔令福

（山東玉皇化工有限公司 山東 274000）

引言

水資源不僅僅是限制我國經(jīng)濟發(fā)展的重要問題之一，同時也影響到了我國的環(huán)境發(fā)展，水生態(tài)退化以及水環(huán)境污染、水資源供需問題等。當前需要對各類廢水資源進行處理再利用。在化工企業(yè)中，生產(chǎn)會產(chǎn)生大量、不同的污水，其中隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品等相對較多。特別是在工業(yè)廢水中所蘊含的成分十分復雜，化工污水的一個特點之一就是水質(zhì)和水量會由于不同的生產(chǎn)方式，生產(chǎn)工藝等進而帶來較大差異。特別是在化肥化工領域，其含有大量的硫化物、懸浮物等等，而不同的化工污水所展現(xiàn)的材料也不同，這些不同的化工污水需要利用不同的方式進行處理，才能夠提高處理效果，這一特點導致化工企業(yè)在進行污水處理過程中面臨著極大的困難。

1.電化學氧化技術

電化學處理技術是指在整個體系中向外施加電場，進而使得電荷可以在電場中進行定向移動，這是利用物理化學反應除去廢水中的有毒、有害污染物質(zhì)。近幾年在使用電化學對化工廠的廢水進行處理過程中，常見的技術包括電氣浮法、電滲析法以及電化學氧化法等等。其中電化學氧化法則是最為重要，這是使用頻率最高的一種方法。由于電化學氧化法在使用過程中反應裝置相對簡單并且自動化極強，設備出水效果比較好，在整體運行時所需要消耗的費用較低，這些都使得電化學氧化處理方法受到了很多化工廠的喜愛。在進行電化學氧化處理過程中，首先要考慮到兩種不同的處理方式，分別是直接氧化法和間接氧化法，直接氧化法是指在整個電化學體系中的活性氧化物直接參與到整體降解的過程，其中包括了吸附性強的羥基自由基與電極表面之間存在的相互作用，進而使得將電極分為非活性以及活性電極兩種。由于活性電機處于吸氧電位低的狀態(tài)，能夠大量地吸附清潔自由基和高價氧化物，通過氧化反應能夠有效地去除有機污染物。而非活性陽極，則可以將本身表面沒有活性位點或者是活性位點較低的羥基自由基進行結合，進而增強其物理吸附能力。在整個吸附過程中，其吸附原理如下：

間接氧化則是利用電極反應所產(chǎn)生的強氧化性，進而獲得中間物質(zhì)。中間物質(zhì)與化工廠廢水中存在的污染物進行反應，以此有效地強化降解污染物。值得注意的是在整個間接氧化過程中，氧化劑不僅僅包括了中間介質(zhì)，還包括陽極的直接氧化，會產(chǎn)生（·OH）等不同的物質(zhì)。在進行污染物的去除過程中，其去除效率會不斷增加。在使用間接氧化過程中，可以將其分為三種不同的演化方式：

第一種是利用活性氯、過硫酸鹽、過磷酸鹽等氧化劑進行作用。有機物與氧化劑發(fā)生強烈的氧化反應，進而實現(xiàn)對有機物的有效降解，而氧化劑可以在溶液中與氯離子和硫酸根離子進行反應，其反應原理如下：

第二種則是利用可逆氧化地還原電，對間接氧化物的有機物進行反應。這種方式所利用的原理主要是金屬離子在陰極會從非常穩(wěn)定的氧化狀態(tài)，漸漸反應成高價狀態(tài)，從而實現(xiàn)對所有有機污染物的氧化降解。

第三組種則是外加離子，構建電芬頓體系。電芬頓體系在廢水處理中具有電化學氧化性質(zhì)，其氧化性極強。特別是在純氧或者是空氣爆氣條件下，能夠生成電極反應，并且可以更好地處理廢水中存在的大量鐵渣，避免副反應出現(xiàn)。

在處理過程中，處理原理為：

電化學氧化法相比于其他的氧化處理方式而言，其具有更強的氧化還原能力。與此同時，電化學氧化法還具有以下幾點優(yōu)勢：消耗的化學試劑相對較少，其能夠應用在生產(chǎn)不同化工產(chǎn)品的化工廠，整體適應性非常強，對于有機物在處理過程中需處理效率非常高，并且電化學氧化法中間產(chǎn)物處于無毒無害狀態(tài)，并不會產(chǎn)生二次污染，這也使得電化學氧化法成為了當前常見的方法，并且受到了很多化工廠管理者的喜愛。

2.濕式氧化法

在化工廠廢水處理中選擇濕式空氣氧化法，其主要用來處理化工廠中本身濃度較高的有機廢物，對難以用生物降解的高濃度廢水處理效果相對較好，但是在使用濕式空氣氧化法的過程中，需要確保一定要在高壓、高溫下進行，其對整體的設備要求非常高，這種方法適用于小流量、高濃度的污染。在氧化過程中還會有中間產(chǎn)物，部分中間產(chǎn)物屬于有毒物質(zhì)，需要二次處理。催化濕式氧化法是基于傳統(tǒng)的氧化方法發(fā)展而來，在整個氧化過程中需要使用大量的催化劑，例如鐵、銅、鎳等等。

通過催化劑的使用能夠降低氧化溫度及氧化壓力，可以在相對較溫和的條件下對化工廠的污水進行處理，加入氧化劑也能夠有效地縮短在廢水處理過程中所消耗的時間，同時實現(xiàn)降低設備投資，提高維護管理質(zhì)量，降低維護費用。目前催化濕式氧化法主要應用在高濃度的有機物污水處理中。

濕式氧化法處理中還包括了超臨界水氧化法，這是利用超臨界水作為一種獨特的介質(zhì)來實現(xiàn)對有機物的分解和氧化，在使用超臨界水氧化法時，需要考慮到其溫度和壓力都需要上升到水的臨界點，即溫度應大于374℃，而壓力則需要大于22.05MPa，在這種狀態(tài)下無論是水的密度、粘度、電導率以及擴散系數(shù)、溶解能力等均與常態(tài)化的水有著非常大的區(qū)別。在這種狀況下的水處是一種非常好的溶劑，其可以將有機物、空氣形成任意比例的體系，在該體系中無論是傳輸速率或者是傳質(zhì)速度都非常快，能夠在最短的時間內(nèi)直接將有機物進行分解成為小分子化合物，二氧化碳以及H2O，這就是濕式氧化法的一種延伸。在超臨界水中進行氧化反應，其氧化原理如下：

在使用超臨界水氧化時，需要明確其技術優(yōu)勢：反應器相對較小并且整體結構簡單，所需要消耗的時間較短，并且使用范圍廣并不需要提供外界供熱，同時在使用過程中也不會產(chǎn)生二次污染，是當前化工廠進行廢水化學氧化處理工程常用的氧化方式之一。

3.臭氧氧化法

近幾年，在化工廠廢水處理過程中，臭氧氧化法方式處理效果得到了提升，可謂是取得了極為良好的成效，這是由于臭氧在水中會呈現(xiàn)分解的狀態(tài)，進而產(chǎn)生氧原子和氧氣以及一系列的自由基，其中具體的反應式如下：

如果化工廠廢水中存在堿性介質(zhì)，那么利用臭氧氧化法處理效果更快，這是由于在化工廠廢水中，其O3分解產(chǎn)生自由基的速度很快，其反應的原理如下所示：

在上述的反應，化工廠廢水中會生成·OH，其整體非常的活潑?；S廢水中其有機物的氧化過程十分的復雜，其存在著臭氧的直接氧化反應，同時在整個反應的過程中，也會產(chǎn)生非常明顯的自由基，進而呈現(xiàn)氧化反應。臭氧在單獨氧化的過程中，其對目標中含有的有機物降解十分有限，并且在反應過程中會與某些烯烴、酚類以及一些取代的芳香族化合物進行反應。在大量的反應實踐中分析得出，臭氧單獨在水中產(chǎn)生的自由基的量很少，在大多數(shù)情況下，其反應為臭氧與有機物的直接反應。為此，使用臭氧氧化法處理化工廠廢水與其他結構相對復雜，大部分情況下，有機物很難進行反應，這使得臭氧直接氧化，廢水中會出現(xiàn)有機物具有一定的局限性這一問題。大量的研究表明，化工廠廢水難以使目標有機污染物完全實現(xiàn)降解，一般會產(chǎn)生各種中間體。在當前利用臭氧氧化法處理化工廠廢水，常見的工藝包括了O3/UV工藝和O3/H2O2工藝。

O3/UV工藝之所以被廣泛地應用，主要原因是在處理化工廠廢水中，使用紫外線技術能夠有效對廢水進行殺菌處理，不僅如此這一項工藝的另一個優(yōu)勢就是作用速度較快，獲得的結果較好。O3/UV工藝的氧化機理為，通過紫外線的照射，水中會出現(xiàn)大量的溶解氧，并會產(chǎn)生大量的超氧負離子(O2-)、·OH以及H2O2等一系列本身處在激發(fā)態(tài)的物質(zhì)。這些離子的出現(xiàn)能夠破壞化工廠廢水中存在的各類不同有機物，特別是大分子有機物，會逐漸變成小分子物質(zhì)，通過這種方式實現(xiàn)有效降解。將O3和UV組合工藝應用在化工廠廢水處理中，其形成的是一種臭氧高級氧化技術。即在紫外線的作用下，臭氧會產(chǎn)生·OH，·OH能夠去除化工廠廢水中的有機污染物。

O3和UV組合工藝在20世紀70年代就被應用在化工廠廢水中，并且可以處理水中含有的有毒性有機物、難以生物降解的有機物。O3和UV組合工藝也可以被應用在城市污水的處理中，在化工廠廢水中能夠?qū)崿F(xiàn)90%的DOC的去除率，相比于單獨的臭氧處理DOC，其去除率有著明顯的提高，由此可見O3和UV組合工藝比起臭氧單獨養(yǎng)化效果更好。

分析O3和UV組合工藝的協(xié)同機理發(fā)現(xiàn)，其主要是通過兩種方式對化工廠廢水進行處理，第一是利用臭氧分析在紫外線的照射下與污水進行反應，進而生成過氧化氫，過氧化氫會進一步的在水中反應，進而分解出·OH。第二是在紫外線下的臭氧會分解出氧原子，而氧原子與化工廠廢水進行反應會直接生成·OH。在整個反應的過程中，第一階段是利用光對H2O2的分解，這也是產(chǎn)生·OH的主要方式。第二個階段則是·OH直接進入到自由基循環(huán)反應中，水中存在的大量有機物會參與·OH的循環(huán)反應，并且產(chǎn)生具有強催化作用的·O2-在這一階段同樣會產(chǎn)生一定量的·OH，其主要是·O2-催化臭氧分解而產(chǎn)生的。

通過大量的實踐進行分析，能發(fā)現(xiàn)O3和UV組合工藝在進行化工廠廢水處理中，由于臭氧和紫外線具有極強的協(xié)同作用，能夠?qū)S廢水進行有效的處理，并且可以實現(xiàn)處理多種不同水體污染物這一目的，其處理效果較好，在當前的化工廢水領域中具有非常好的應用前景。在臭氧氧化過程中，O3/H2O2體系是另一種臭氧高級氧化方法，使用這種方式同樣能提高化工廠廢水處理效果，這是由于在O3/H2O2體系中，不僅自身能起到良好的氧化作用，同時在反應的過程中，還能促進·OH的引發(fā)劑產(chǎn)生。并且在實際應用的過程中發(fā)現(xiàn)，臭氧氧化法的優(yōu)勢為H2O2的價格不高，各類不同的化工廠均可以實現(xiàn)規(guī)模化的投入使用。當前O3/H2O2組合工藝在化工廢水處理方面有著較高的使用價值，可用于大部分的化工廢水處理。

4.未來展望

在當前的化工廠廢水處理過程中，選擇上述的氧化處理方式均能提高處理效果，但是具體的方式選擇應根據(jù)不同地區(qū)的實際需求以及污水中存在的化合物進行確定，其中電化學氧化法作為一種全新的、綠色的、清潔的廢水處理工藝是當前研究中的重點內(nèi)容，并且隨著人們對環(huán)境問題的日益重視，以及我國政府近幾年對環(huán)境標準要求而漸漸的提高，成為了行業(yè)中重點研究對象，受到了更多人員的關注，但是該方法仍舊處于實驗階段，當前無法實現(xiàn)大規(guī)模的推廣，這是由于在跟蹤檢測過程中無法實現(xiàn)完全跟蹤，或者是電極價格消耗較大等，有待提高其整體應用質(zhì)量。在未來的發(fā)展中，需要不斷降低操作費用，減少操作難度，提高處理效率。而其他的氧化方式也可以從催化劑的角度出發(fā)，研究高效的氧化催化劑以促進工業(yè)廢水中有機污染物的降解。

5.結語

綜上所述，在化工企業(yè)中其不僅消耗了大量水資源，同時產(chǎn)生大量污染，需要針對不同的化工實際需求選擇不同的工藝方式，做好化工廠廢水處理，保護生態(tài)環(huán)境，降低經(jīng)濟消耗，有效地緩解水資源短缺這一問題，盡可能體現(xiàn)出企業(yè)價值，落實企業(yè)責任，實現(xiàn)節(jié)水降耗這一目標，真正地提高我國經(jīng)濟發(fā)展的整體效益，并且實現(xiàn)化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為我國工業(yè)發(fā)展做貢獻。