Rauta- ja terästeollisuuden nopea kehitys on tuottanut suuren määrän vaikeasti käsiteltäviä teollisuuden jätevesiä, erityisesti koksin jätevettä, joka sisältää suuren määrän myrkyllisiä, haitallisia ja vaikeasti hajoavia korkean pitoisuuden orgaanisia aineita. Sillä on monimutkaisen koostumuksen ominaisuudet ja suuria muutoksia veden laadussa ja tilavuudessa. Koksin jäteveden käsittely aiheuttaa yhä enemmän ihmisten huolta. Kiinnitä huomiota. Tällä hetkellä koksin jäteveden käsittely on pääasiassa perinteisiä biologisia puhdistusmenetelmiä, flokkulaatio- ja hyytymismenetelmiä sekä adsorptiomenetelmiä. Koksin jätevedellä on huono biohajoavuus, ja se on laimennettava suuressa määrin ennen biokemiallista käsittelyä. Lisäksi kun biokemiallisen jäteveden COD (kemiallinen hapen tarve) ja ammoniakin typpipitoisuus on vaikea täyttää standardia samanaikaisesti, sitä on käsiteltävä edelleen. Joillakin kehittyneillä käsittelytekniikoilla on kuitenkin korkeat käsittelykustannukset, ja joidenkin myrkyllisten ja haitallisten aineiden hajoaminen on vaikeaa ja ne ovat alttiita toissijaiselle saastumiselle. Koksaavan jäteveden käsittelyn nykytilanteen perusteella on erittäin tärkeää tutkia tehokkaita ja ympäristöystävällisiä puhdistustekniikoita.
Advanced Oxidation Process (AOP) käyttää reaktiojärjestelmässä syntyviä erittäin aktiivisia hydroksyyliradikaaleja (· OH) hyökkäämään orgaanisia epäpuhtausmolekyylejä vastaan ja lopulta hapettaa orgaaniset epäpuhtaudet CO2: ksi, H2O: ksi ja muiksi myrkyttömiksi Pienimolekyylinen happo on vihreä, ympäristöystävällinen ystävällinen ja tehokas jätevedenkäsittelytekniikka. Tällä hetkellä kehittyneisiin hapetustekniikoihin kuuluvat pääasiassa kemiallinen hapetus, fotokemiallinen hapetus, fotokatalyyttinen hapetus, märkä katalyyttinen hapetus jne. Koska AOP -yhdisteillä on vahva hapetus ja helppo hallita käyttöolosuhteita, ne ovat herättäneet yhä enemmän huomiota viime vuosina.
▶ Kemiallinen hapettuminen
Tässä menetelmässä käytetään kemiallisia hapettimia nestemäisten tai kaasumaisten epäorgaanisten tai orgaanisten aineiden muuttamiseksi lievästi myrkyllisiksi tai myrkyttömiksi aineiksi tai helposti erotettavissa oleviin muotoihin. Yleisesti käytettyjä hapettimia vedenkäsittelyn alalla ovat otsoni, vetyperoksidi, kaliumpermanganaatti ja vastaavat. Fenolin jäteveden käsittelyssä otsonin ja vetyperoksidin käyttö on yleisintä.
Tällä hetkellä monet maailman maat ovat käyttäneet otsonia desinfiointiin, erityisesti Euroopassa, otsonia käytetään vedenkäsittelyssä vesikasveissa. Lisää otsonin hapetusjärjestelmään kiinteitä katalyyttejä, kuten aktiivihiiltä, jonka pinta -ala on suuri. Otsonia ja aktiivihiiltä käytetään samanaikaisesti katalyyttisena roolina ja ne voivat imeä pienimolekyylisiä tuotteita otsonin hapettumisen jälkeen. Molemmat lisäävät yhdessä OH- liuoksessa. Sillä on synergistinen vaikutus tuottaa enemmän hydroksyyliradikaaleja.
Vetyperoksidi on voimakas hapetin. Sillä on nopea hapetusreaktio emäksisessä liuoksessa, eikä se tuo epäpuhtausioneja reaktioliuokseen. Siksi sitä käytetään hyvin erilaisten orgaanisten tai epäorgaanisten epäpuhtauksien käsittelyssä. Vetyperoksidia on käytetty COD: n poistamiseen teollisuuden jätevedestä pitkään. Vaikka kemiallisen hapetuksen käyttö jäteveden käsittelyssä on korkeampaa kuin tavanomaiset fysikaaliset ja biologiset menetelmät, tällä menetelmällä on korvaamattomia vaikutuksia muihin käsittelymenetelmiin, kuten myrkyllisiin. Vaarallisten tai biologisesti hajoamattomien jätevesien esiruuhkaaminen, korkean pitoisuuden/pienvirtausveden esikäsittely jne. Vaikutus, jossa käytetään pelkästään vetyperoksidia korkean pitoisuuden stabiilien tulenkestävien yhdisteiden hajottamiseen, ei ole hyvä. Sitä voidaan parantaa käyttämällä siirtymämetallisuoloja. Yleisin tapa on aktivoida rautasuoloja.
▶ Fentonin': n reagenssimenetelmä.
Fenton -reagenssi, joka koostuu liukoisesta rautasuolasta ja vetyperoksidista sekoitettuna tiettyyn suhteeseen, voi hapettaa monia orgaanisia molekyylejä, eikä järjestelmä vaadi korkeaa lämpötilaa ja korkeaa painetta. Reagenssissa oleva Fe2+ voi käynnistää ja edistää vetyperoksidin hajoamista muodostaen siten hydroksyyliradikaaleja. Jotkut myrkylliset ja haitalliset aineet, kuten fenoli, kloorifenoli, klooribentseeni ja nitrofenoli, voivat myös hapettaa Fentonin': n reagenssilla ja Fentonin kaltaisella reagenssilla.
Vetyperoksidin ja otsonin yhdistelmää sekä vetyperoksidin ja ultraviolettivalon yhdistelmää kutsutaan Fentonin kaltaiseksi tekniikaksi, ja sen periaate on periaatteessa sama kuin Fenton-tekniikan.
▶Valokemiallinen hapettuminen
Tämä menetelmä on kemiallinen reaktio, joka suoritetaan valon vaikutuksesta. Se vaatii molekyylejä absorboimaan tietyn aallonpituuden sähkömagneettista säteilyä ja ovat innoissaan molekyyliviritetyn tilan tuottamiseksi ja muuttuvat sitten kemiallisesti toiseen stabiiliin tilaan tai muuttuvat välituotteeksi, joka käynnistää lämpöreaktion. Yksinkertaisen ultraviolettisäteilyn hajoava vaikutus on heikko. Lisäämällä sopiva määrä hapettimia (kuten H202, O3 jne.) Ultraviolettivalon hapetusmenetelmään jäteveden käsittelyvaikutus voidaan optimoida merkittävästi ja hajoamisnopeutta nopeuttaa. Orgaanisen aineen valonhajoamiselle on kaksi tapaa: suora valohajoaminen ja epäsuora valohajoaminen. Ensimmäinen viittaa orgaanisen aineen molekyylien välittömään reaktioon ympäröivän ympäristön aineiden kanssa valon energian absorboinnin jälkeen; jälkimmäinen viittaa tiettyihin orgaanisessa ympäristössä oleviin aineisiin. Niistä orgaanisen aineen epäsuora valon hajoaminen on tärkeämpää.
Aallonpituusalue, jota voidaan käyttää fotokemiallisessa hapetusmenetelmässä, on 200 nm - 700 nm, eli ultraviolettivalon ja näkyvän valon alue. Valokemiallisella hapettumisella on sovelluksia ilmansaasteiden hallintaan ja jäteveden käsittelyyn. Se voidaan jakaa UV/O3-, UV/H2O2-, UV/Fenton- ja muihin järjestelmiin hapettimien tyypin mukaan. Järjestelmästä riippumatta fotokemialliset reaktiot yleensä hajottavat orgaanisia aineita muodostamalla hydroksyyliradikaaleja.
Esimerkiksi UV/O3 -järjestelmässä nestemäisen faasin otsoni hajoaa muodostaen hydroksyyliradikaaleja ultraviolettisäteilyssä ja ultraviolettisäteilyn imeytymisnopeus saavuttaa suurimman 253,7 nm: n, mikä voi hapettaa suurimman osan orgaanisesta aineesta hiilidioksidiksi ja vedeksi. raudan käsittelyyn teollisuuden jätevedessä. Syanaatti, orgaaniset yhdisteet, typpipohjaiset hapot, alkoholit, torjunta-aineet, typpeä, rikkiä tai fosforia sisältävät orgaaniset yhdisteet sekä klooratut orgaaniset aineet ja muut epäpuhtaudet.
▶Fotokatalyyttinen hapetus
Tässä menetelmässä fotokatalyytti (jota kutsutaan myös fotokatalysaattoriksi) tuottaa katalyyttisen vaikutuksen tietyn aallonpituuden valonlähteen säteilytyksessä, jolloin ympäröivät vesimolekyylit ja happi herätetään erittäin aktiiviseksi · OH- ja · O2-vapaaksi ioniksi ryhmiä. Fotokatalyyttinen hapetustekniikka käyttää katalyyttejä, kuten TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 ja Fe3O4.
TiO2 on yleisimmin käytetty katalyytti. Fotokatalyyttisessä reaktiossa TiO2: n fotokatalyyttiseen aktiivisuuteen vaikuttavat pääasiassa kidefaasi, raekoko ja ominaispinta -ala. Kun kidefaasi määritetään, kiteiden raekoko ja ominaispinta -ala ovat tärkeitä tekijöitä TiO2: n fotokatalyysissä. Mitä pienempi hiukkaskoko, sitä lyhyempi valon muodostamien elektronien ja reikien diffuusioaika ja mitä suurempi ominaispinta -ala on, sitä tehokkaammin se absorboi veden saastumisen. Aine fotokatalyyttisen suorituskyvyn parantamiseksi. Kun katalyytin hiukkaskoko saavuttaa nanometritason, se voi myös tuottaa kvanttivaikutuksen, joka parantaa valon absorptiota ja käyttöastetta, mikä on tärkeä suunta nykyisessä katalyyttitutkimuksessa.
Fotokatalyyttisellä hapetuksella on myrkyttömyyden ja yksinkertaisten käyttöolosuhteiden ominaisuudet. Ultraviolettivaloa, simuloitua auringonvaloa ja auringonvaloa voidaan käyttää valonlähteinä, ja luonnonolosuhteita (kuten ilmaa) voidaan käyttää katalyyttisinä promoottoreina. Sillä on korkea aktiivisuus, hyvä stabiilisuus ja se voi tehdä orgaaniseksi. Viime vuosina ihmiset ovat tehneet paljon työtä katalyyttisen aktiivisuuden parantamiseksi ja herätysvalon aallonpituusalueen laajentamiseksi, jotta luonnonvaloa voitaisiin hyödyntää täysimääräisesti erilaisten epäpuhtauksien hajottamiseksi. TiO2: n siirtymämetallien doping voi muodostaa uusia modifioituja energiatasoja tallettamalla jalometalleja ja laajentaa siten sen valovastealuetta. Muokkaushoidot, kuten valoherkkyys, voivat parantaa fotokatalyyttistä suorituskykyä.
Fotokatalyyttisen hapetuksen käyttöalueita ovat pääasiassa värjätevesien käsittely, korkean konsentraation orgaaninen jätevesi ja vaikeasti hajoavien mikropäästöjen poistaminen juomaveden pitkälle kehitetyssä vaiheessa. Normaalioloissa TiO2 -fotokatalyyttinen hapetus voidaan suorittaa vain ultraviolettivalon aallonpituusalueella, mikä rajoittaa fotokatalyyttisen tekniikan suosimista ja käyttöä. Lisäksi fotokatalyyttisten hapetusreaktorien kehitys on vielä epäkypsää, ja laajamittaista käsittelyä on vaikea saavuttaa.
▶Märkä hapettuminen
Tämä menetelmä on edistyksellinen hapetusmenetelmä, jossa hapettimet hapetetaan jäteveden orgaaninen aine hiilidioksidiksi ja veteen korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa poistamalla siten epäpuhtaudet. Menetelmällä on laaja käyttöalue, korkea käsittelytehokkuus, harvat toissijaiset epäpuhtaudet, nopea hapettumisnopeus sekä hyödynnettävä energia ja hyödylliset materiaalit. Japanissa ja Yhdysvalloissa tällaista menetelmää on sovellettu tekniikassa, se on huipputeknologiaa ja sillä on laajat kehitysnäkymät. Tällä menetelmällä on kuitenkin myös ongelma, eli märkähapetus on yleensä suoritettava korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa. Välituote on usein orgaaninen happo.
Märkähapetusmenetelmiä on kahta tyyppiä: alikriittinen veden hapetus ja ylikriittinen veden hapetus. Ylikriittinen veden hapetustekniikka viittaa uuteen ja tehokkaaseen jätteenkäsittelytekniikkaan, jossa vesi hapetetaan orgaanisten epäpuhtauksien käsittelyyn ylikriittisissä olosuhteissa. Tietyssä lämpötilassa ja paineessa lähes kaikki orgaaniset aineet voivat hapettua ja hajota kokonaan lyhyessä ajassa, mikä lyhentää huomattavasti jäteveden käsittelyaikaa. Käsittelylaite on täysin suljettu, mikä säästää tilaa eikä aiheuta toissijaista saastumista.
Ylikriittisessä vedessä suolan liukoisuus vähenee merkittävästi, kun taas orgaanisten aineiden liukoisuus lisääntyy merkittävästi. Esimerkiksi bentseeni, heksaani, N2, O2 jne. Voivat sekoittua täysin veteen aiheuttaen muutoksia tiheydessä, viskositeetissa ja diffuusiokerroimessa. Diffuusiokerroin pienenee tiheyden kasvaessa. Koska märkähapetustekniikka käyttää korkeampaa lämpötilaa ja painetta, veden tiheys pienenee, diffuusiokerroin kasvaa ja massansiirtonopeus kasvaa jyrkästi.
Märkähapetuksen käyttöalueita ovat pääasiassa torjunta-aineiden jäteveden käsittely, fenolijätevesien käsittely, jäteveden ja lietteen käsittely ja värjäys jne. Kun edellä mainittu jätevesi on käsitelty märkähapetuksella, myrkyllisyys vähenee huomattavasti ja myös biohajoavuus paranee. Biokemiallisen käsittelyn avulla jäteveden poistaminen voidaan saavuttaa.
Kehittynyt hapetustekniikka voi mineralisoida orgaaniset epäpuhtaudet hiilidioksidiksi ja veteen. Se on ympäristöystävällinen prosessi, mutta korkeat käsittelykustannukset saastuttavien aineiden hajottamisessa ovat&"pullonkaula &". rajoittaa sen mainostamista. Kiinan': n kehittynyt hapetustekniikka, lukuun ottamatta muutamia, kuten Fenton-menetelmää ja otsonin hapetustekniikkaa, jota on sovellettu varsinaisessa vedenkäsittelyssä, loput ovat enimmäkseen laboratoriotutkimuksessa tai pienimuotoisessa testausvaiheessa. Vain ratkaisemalla haitat, jotka liittyvät kehittyneen hapetustekniikan korkeisiin investointi- ja käsittelykustannuksiin, vakavaan laitteistokorroosioon ja pieneen määrään käsiteltyä vettä, voidaan nopeuttaa sen käyttöä todellisessa teollisuudessa. Kehittyneen hapetustekniikan kehityssuunta voidaan tiivistää seuraavasti:
Yksi on se, että jotkin tekniikat, kuten fotokatalyyttinen hapetustekniikka ja otsonin hapetustekniikka, voivat parantaa jäteveden biohajoavuutta, mutta koksin jäteveden erillinen käsittely on vaikeaa ja kallista. Se voidaan yhdistää biokemialliseen tekniikkaan, mikä vähentää koksin jäteveden biologista myrkyllisyyttä ja parantaa biohajoavuutta. , Ja käytä sitten vähän kuluttavia ja tehokkaita biokemiallisia menetelmiä hoitoon.
Toiseksi tekniikoilla, kuten märkäkatalyyttinen hapetus ja ylikriittinen veden hapetus, on korkeat laitevaatimukset ja korkeat käsittelykustannukset. Erityistä tutkimusta ja kehittämistä voidaan tehdä reaktorimateriaaleille ja edullisille katalysaattoreille. Koksin jäteveden käsittelyssä vaikeasti käsiteltävää jätevettä, kuten jäljellä olevaa ammoniakkia, ei saa sekoittaa muiden jätevesien kanssa, lisätä jäteveden määrää ja käyttää sitten edellä mainittuja kehittyneitä hapettimia.
Kolmas on suunnitella reaktori, jolla on yksinkertainen rakenne, korkea hyötysuhde, luonnonvalo ja pitkäaikainen vakaa toiminta, parantaa fotokemiallisen hapetuksen ja fotokatalyyttisen hapetustekniikan käsittelyn tehokkuutta ja yhdistää se hyytymis-, adsorptio- ja muihin tekniikoihin.