湿式氧化法在去除城市污水色度中的应用
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摘 要： 在城市污水处理过程中，尤其在原水中混有部分工业废水后，色度的去除成为一个难点。本文从对色度的形成原因，以及去除水中污染物质出发，对湿式氧化法在污水脱色过程中的应用进行研究，以期有助于实际污水处理过程中色度的去除，使出水水质达标。
一、色度的危害、形成原因、分类及产生色度的污染物质的分类
城市污水，尤其是混有大量工业废水，大多带有较重的颜色。而颜色的存在，则造成感官性污染。此种污染虽然不会对人体健康产生直接的影响，但是会对人的视觉感官产生不愉快刺激，以及心理上的厌恶感，在污水的各项水质指标中，色度是指水样所呈现的颜色深浅程度。水质分析中所称的色度通常指水的真实颜色，即仅指水中溶解态物质产生的颜色，由溶解态物质和不溶态物质共同产生的颜色是水的表观颜色。
污水中产生色度的污染物质，根据固体污染物自身粒径可划分为溶解态（粒径小于1nm）、胶体态（粒径介于1～100nm）和悬浮态（粒径大于100nm）。按化学性质可分为有机污染物和无机污染物，其中有机污染物又可分为可生化降解类有机物和非生化降解类有机物。
二、不同工业废水的特点
城市污水中包含生活污水、工业废水和降水所形成的地表径流。因生活污水所占比例较大，所以其具备生活污水的所有性质和特征。工业废水主要来自于各工业厂家生产过程之中，污染物质因其排放厂家的行业和产品的不同而有很大差异。下面我就对印染废水和焦化废水的特点做简要介绍。
印染废水具有水量水质变化大、有机污染物含量高、色度深、碱性大等特点，属难处理的工业废水。印染加工的四个工序都要排出废水，预处理阶段（包括烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等工序）要排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水，染色工序排出染色废水，印花工序排出印花废水和皂液废水，整理工序则排出整理废水。印染废水是以上各类废水的混合废水，或是除漂白废水以外的综合废水。
焦化废水是焦化厂与煤气厂在生产过程中的洗涤水、洗汽水，蒸汽分流后的分离水和储罐排水等，含有数十种无机和有机化合物。其中无机化合物主要是大量氨盐、硫氢化物、硫化物、氰化物等；有机化合物除酚类外，还有单环及多环的芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物等。这种废水成分复杂、污染物浓度高、色度高、毒性大，且性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水。
三、湿式氧化法在脱色过程中的应用
工业废水具有成分复杂、有机污染物浓度高、可生化性差、色度深且多变等特点，若不经处理直接排放，会给生态环境带来严重危害。处理出水中引起色度的污染物质仍然是各种工业废水中所带入的污染物质，其中最主要的是溶解态的非生化降解类有机物。由非生化降解类有机物产生的色度深度且持久，就成为脱色的重点和难点。针对溶解态的非生化降解类有机物，可以选用以下方法。
化学氧化法根据所用氧化剂的种类，分为有臭氧氧化法、氯氧化法、Fenton氧化法、光催化氧化法、湿式氧化法、高级氧化法等。
湿式氧化法（Wet Air Oxidation，简称WAO）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，从而达到去除污染物的目的。与常规方法相比，温式氧化法具有适用范围广，处理效率高，极少有二次污染，氧化速率快，可回收能量及有用物科等特点，是一种很有发展前途的水处理方法。
1.湿式氧化法的基本原理：湿式氧化法是指一般在高温（150～350℃）高压（0.5～20MPa）操作条件下，在液相中，用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中呈溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物的一种处理方法，此种方法的最终产物是二氧化碳和水。
2.湿式氧化法对工业废水的处理：（1）处理印染废水：以我国上海市的多家染料厂生产所用的染料就有包括分散染料、阳离子染料、活性染料等在内的十大类500多个品种，近年来的新型染料均为抗氧化、抗生物降解型，处理难度日益增加，湿式氧化技术能有效破除染料废水中的有毒成分，分解有机物，提高废水的可生化性。（2）焦化废水，含有高浓度酚类物质。一般的国家标准规定的水体中含酚的最高允许浓度极低（我国饮用水水体≤0.002mg/L，美国0.001mg/L），采用湿式氧化处理含酚废水具有较好的应用前景：出水处理效果稳定，可生化性好，不太高的进水浓度可以处理后直接排放；若进水浓度极高则可以辅以生化法。
3.湿式氧化的主要影响因素：（1）温度是湿式氧化过程中的主要影响因素。温度越高，反应速率越快，反应进行得越彻底。但过高的温度又不经济。因此，温度通常控制在150～280℃。（2）压力不是氧化反应的直接影响因素，它与温度偶合。压力在反应中的作用主要是保证呈液相反应，所以总压应不低于该温度下的饱和蒸气压。（3）有机底物的浓度是时间的函数。为了加快反应速率，可以采用提高反应温度或投加催化剂等措施。（4）由于有机物氧化与其电荷特征和空间结构有关，故废水性质是湿式氧化反应的影响因素之一。Randall等人的研究表明：氰化物、脂肪族和卤代脂肪族化合物、芳烃（如甲苯）、芳香族的含非卤代基团的卤代芳香族化合物等易氧化，而不含非卤代基团的卤代芳香族化合物（如氯苯和多氯联苯）则难氧化。
四、湿式氧化法的发展前景
1.湿式氧化法一般要求在高温高压的条件下进行，其中间的产物往往为有机酸，故对设备材料的要求较高，必须耐高温、高压，并耐腐蚀，因此设备费用大，系统的一次性投资高；
2.由于湿式氧化反应中需维持在高温高压的条件下进行，因此仅适于小流量高浓度的废水处理，对于低浓度大水量的废水则很不经济；
3.即使在很高的温度下，对某些有机物如多氯联苯、小分子羧酸的去除效果不理想，难以做到完全氧化，为降低反应温度和压力，出现使用高效、稳定的催化剂的催化湿式氧化法（Catalytic Wet Air Oxidation，CWAO）和加入更强的氧化剂（过氧化物）的湿式过氧化物氧化法（Wet Peroxide Oxidation，WPO），以及将废液温度升至水的临界温度以上，利用超临界水的良好特性，加速反应进程的超临界水氧化法（Supercritical Water Oxidation，SCWO）。
在实际污水处理过程中，因污水污染物成分复杂，产生的色度深度且持久，所以很难采用单一处理方法解决问题。湿式氧化法需根据污水中污染物的种类、性质和浓度，选择性地与其他处理方法相结合，每种方法针对一类或几类特殊污染物，从而取得较好的处理效果。
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