废水氧化处理法

 　　1基本简介

　　废水氧化处理法是废水化学处理法之一种。利用强氧化剂氧化分解废水中污染物，以净化废水的方法。强氧化剂能将废水中的有机物逐步降解成为简单的无机物，也能把溶解于水中的污染物氧化为不溶于水、而易于从水中分离出来的物质。

　　2氧化剂

　　常用氧化剂

　　①氯类，有气态氯、液态氯、次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯等;

　　②氧类，有空气中的氧、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。

　　氧化剂选择

　　选择氧化剂时应考虑到：

　　①对废水中特定的污染物有良好的氧化作用;

　　②反应后的生成物应是无害的或易于从废水中分离的;

　　③价格便宜,来源方便;

　　④在常温下反应速度较快;

　　⑤反应时不需要大幅度调节pH值等。

　　氧化处理法几乎可处理一切工业废水，特别适用于处理废水中难以被生物降解的有机物，如绝大部分农药和杀虫剂，酚、氰化物，以及引起色度、臭味的物质等。

　　3氯类氧化剂处理法

　　简述

　　简称氯化法,已有100多年应用历史，起初用漂白粉(次氯酸钙)去臭味，后来用氯消毒。1909年前后，液氯成为商品，用氯处理废水得到了迅速发展。1928～1933年，牛奶加工、罐头食品、肉类加工、毛纺等工业先后开始用氯处理废水，以消除臭味，降低BOD(生化需氧量)、色度,促进絮凝。1942年开始用氯氧化破坏废水中的氰化物，并发展成为处理电镀工业废水最通用的方法。含酚废水的氯化处理法于1950年开始用于生产。

　　反应

　　应用氯化处理法时，液氯或气态氯加入水中，迅速发生水解反应而生成次氯酸(HOCl)，次氯酸在水中电离为次氯酸根离子(OCl-)。次氯酸、次氯酸根离子都是较强的氧化剂。分子态次氯酸的氧化性能比离子态次氯酸根离子更强。次氯酸的电离度随pH值的增加而增加，当pH值小于2时,水中的氯以分子态存在;pH值为3～6时,以次氯酸为主;pH值大于7.5时,以次氯酸根离子为主;pH值大于9.5时，全部为次氯酸根离子。因此,在理论上氯化法在pH值为中性偏低的水溶液中最有效。

　　用各种次氯酸盐作氧化剂都是利用它在水溶液中电离和水解形成的次氯酸离子和次氯酸的氧化性能。 　氯化法处理含氰废水是废水处理中一个实用的典型例子。由于氰基是以共价键相结合,结合键能高达225千卡/摩尔，所以不易分解，因而常利用强氧化法促使其分解破坏。在实际应用中，一般是采用碱性氯化法。使用液氯或氯气时其基本离子反应式如下：

　　局部氧化：

　　CN-+HOCl─→CNCl+OH-　(1)

　　CNCl+2OH-─→CNO-+Cl-+H2O　(2)

　　完全氧化：

　　2CNO-+3OCl-+H2O─→2CO2+N2+3Cl-+2OH-　(3)

　　反应(1)在任何pH值的条件下发生,并且几乎是瞬时的。为了使有毒的氯化氰(CNCl)能及时按反应 (2)转变成氰酸盐，需要将废水的pH值调整到10.5以上，在这种条件下反应可在几分钟内完成。虽然在局部氧化阶段形成的氰酸盐的毒性仅为原来氰化物的千分之一，但是，通常还要进一步按反应 (3)将氰酸盐氧化分解为氮和二氧化碳，若保持废水pH值为7.5～8.0，则完成完全氧化反应约需要10～15分钟。

　　氯化法也广泛用于处理含酚废水，但由于氯的消耗量很大，并容易形成氯酚，释放出强烈的臭味，所以不是完善的处理方法。在低pH值的条件下，酚不能全部破坏，更易形成氯酚。为此，氯化前必须用石灰调整pH值，使氯化后的水的pH值为7～10。

　　氯在许多种工业废水处理中不仅是氧化剂，而且能影响胶体微粒的电荷，促进絮凝作用，提高颗粒沉淀和油类漂浮的效率。羊毛漂洗废水用氯化法处理可以破坏废水中的乳化剂，使悬浮固体和乳化的脂肪酸沉淀。经氯化预处理后,羊毛油脂乳化液被迅速分离,可去除80～90%的BOD,95%的悬浮固体和油脂。这种方法投氯量大，费用较高，但可回收70%的油脂。

　　工业废水中如含有大量的氨或蛋白质、氨基酸等有机氮化合物，用氯化法处理会形成氯胺或相应的有机衍生物，使氯的消耗量很大。这样，氯化法就不经济了。

　　在城市污水处理中，常常用少量的氯对污水进行预氯化。对污水处理厂的出水进行后氯化。预氯化可防止沉淀池和其他处理设备腐蚀,促进絮凝和沉淀,抑制采用活性污泥法处理污水过程中的丝状菌和真菌的繁殖，避免污泥膨胀，并可阻止硫化氢的形成，控制整个处理厂的臭味。此外，还可防止在消化池中形成酸和泡沫，从而有助于污泥消化。后氯化可以杀菌和减少BOD。这种处理对工业废水往往也起作用。

　　二氧化氯(ClO2)是亚氯酸钠和氯气或盐酸反应的产物。

　　2NaClO2+Cl2─→2ClO2+2NaCl

　　5NaClO2+4HCl─→4ClO2+5NaCl+2H2O为使反应完全，盐酸和氯气的用量必须分别超过理论值的2.5倍和1.0～1.5倍。二氧化氯在酸性溶液中氧化能力超过氯气，它与氯气相比，能在较宽的pH值范围内快速反应,对杀灭芽孢最为有效,适宜处理医院污水;废水中如含有酚和含氮化合物，不会形成氯酚、氯胺和其他衍生物。二氧化氯在水中保持残留量的时间比氯短，比臭氧长。它对酚有很强的氧化降解能力，可用于处理含酚废水。

　　注意事项

　　应用二氧化氯必须注意安全，谨防爆炸事故。它在空气中的含量超过10%，就有爆炸危险。在配制时，原液浓度不宜过高，切忌使两种较浓的原液直接混和反应。

　　4氧类氧化剂处理法

　　简述

　　空气中的氧(O2)是最廉价的氧化剂，但只能氧化易于氧化的污染物，如硫化物。空气氧化法脱硫已得到广泛应用。炼油厂含硫废水中的含硫量在1000～2000毫克/升以下、无回收价值时，利用空气氧化，可使硫化物氧化为无毒的硫代硫酸盐或硫酸盐。

　　过氧化氢

　　(H2O2)是一种稳定的、具有强氧化能力的氧化剂。过氧化氢适合于处理多种含有毒和有气味化合物的废水，以及含硫化物、氰化物、苯酚等的废水。过氧化氢又可用来增加溶解氧浓度，从而避免废水中的硫酸盐还原为硫化物。过氧化氢的轻微灭菌性能还可以有选择性地杀灭某些引起活性污泥膨胀的微生物，而对活性污泥法中正常的生物不产生有害影响。过氧化氢性能稳定，通常可放置数年，浓度不会显著下降。某些国家已将应用这种氧化剂列为处理多种废水的可供选择的方案之一。

　　臭氧

　　(O3)是一种强氧化剂，对各种有机基团都有较强的氧化能力。它的氧化反应迅速，常可瞬时完成。但由于O3不稳定，须现制现用，成本较高(见废水臭氧氧化处理法)。

　　高锰酸钾

　　(KMnO4)也是一种强氧化剂。它在氧化反应的过程中，本身被还原为二氧化锰(MnO2)或水合氧化锰【MnO(OH)2】沉淀下来。如果废水中含有二价锰也会被氧化成二氧化锰或水合氧化锰沉淀下来。沉淀物构成凝絮，引起胶体物质的沉淀。通过氧化、沉淀以及形成水合氧化锰的离子交换等多种作用，能有效地去除铁、锰和某些有机污染物以及放射性废水中的镭、锶等多种放射性离子。在处理含锰废水时，水合氧化锰又进一步通过离子交换作用使二价锰形成的三氧化二锰，可用高锰酸钾稀溶液再生，将它重新氧化成水合氧化锰。高锰酸钾易于溶解，性能稳定，可以干式或湿式投加,设备简单,装置费用较低，溶解时无气味,不形成有毒气体,对钢铁无腐蚀性，因而在给水中的应用相当广泛，但价格较贵。

　　5氧化法处理条件控制

　　生物接触氧化法以其处理效率高，动力消耗少，有机负荷承受能力强，运行管理简便等特点，正广泛应用于各种工业废水的处理工艺中，成为好气性生物处理的主要方法之一。它利用固着在填料(也称载体)上的生物膜吸附废水中的有机物，并加以氧化分解，从而使污水净化。目前国内采用的填料主要是软性填料或半软性填料，供气方式一般采用填料下多孔曝气或微孔曝气。接触氧化法较传统的活性污泥法管理方便，污泥膨胀现象发生少，耐有机负荷冲击力较强，但是，远行中不等于不要管理。

　　目前接触氧化法处理工业废水运行较正常的不多，其原因有二，其一是设计方面的失误，其二是缺乏管理技术。有些单位在运转中无原始记录，无监测手段;有些单位供气量是固定的，流量不调整，营养物质不分折;有些单位挂膜，脱膜情况不检查，冲气堵塞无人管，有些单位开机是“三天打鱼，两天晒网”，总之一句话是不会管理，结果是水质处理效果差甚至无效果，相反地浪费能耗，挫伤积极性。因此，加强接触氧化池的管理是十分重要的。

　　要使它真正发挥效能,必须抓好以下几项工作：

　　挂膜必须成功

　　填料挂膜是首要环节，如果挂膜不成功，水处理就无效果。挂膜好，微生物生长繁殖快，新陈代谢良性循环，水处理就会有效果。所谓挂膜就是使载体上形成生物膜。生物膜是由微生物群体组合的粘状物，主要是由垂丝状菌胶团和较多的丝状菌组成。挂膜前必须选好菌种，一般均采用接种方法，可引进同类型水质处理的菌种。这种方法挂膜周期短，适应性强，成本低。引进的菌种一般可为池容积的1/30(菌种含水率98%)，池中再加入池容积的1/4工业废水，然后注满清水或河水，以小风量先闷曝数小时，测其COD，DO，NH3桸，pH，检镜，池中COD保持在300～400Mg/1左右，NH3保持在10mg/1左右，营养不足可加入工业葡萄糖(含C量40%)，尿素(含N量46.7%)，使C：N：P=100：5：1左右，DO保持在3-4mg/1，根据DO的情况随时调整曝气量。但风量不宜过大，以防止挂膜困难。

　　一般在24小时后，可适当排掉上清液1/5左右加入工业废水，目的是降低成本，同时使微生物逐渐适应水质(每天可换水1～次)，然后再闷曝，并根据测试数据补充营养，当填料上生成极薄的生物膜时，取下在显微镜下就可看到透明稀薄的菌胶团和游离细菌，还可观察到少量原生动物为豆形虫，盖纤虫等;随着营养的不断提供，生物膜不断增厚，(一般5天)，这时可向池中连续小流量进工业废水，并做好各项数据的测试(每班不得少于两次分析)，当生物膜厚度增长到300～400微米时，原生动物的种类和数量急剧增加，并以纤毛类为主，丝状菌也大量出现，这时流量可逐渐增加到设计要求，COD的去除率达到50%左右，进入正常运转时期。