姜剑伟
宇寰环保科技（上海）有限公司201101
摘 要：近年来，随着我国城市化进程的加快，引发一系列污染问题，水污染尤其严重，不仅对自然环境造成巨大的损坏，而且危及人们的身体健康，为了解决污水问题，我国相关部门加大高级氧化技术的研究力度，该技术具有极强的氧化性，而且不会产生二次污染，污水处理效果明显，受到污水处理行业的高度认可。本文主要针对高级氧化技术的原理、特点以及在污水处理中的应用进行科学的分析，从而促进高级氧化技术更好的应用于污水处理中，研究成果可为相关应用与研究提供参考。
关键词：高级氧化技术；污水处理；具体应用
引言：
我国工业化进程的持续深化，推动国家经济整体水平的提高，但也由此产生大量的工业污水，这些污水本身就难以被彻底处理，再加上水体中包含大量不易被降解的有机物，加大了污水处理难度。传统的污水处理技术在化学性质相对稳定的有机物处理过程中存在一定的局限性，因此高级氧化技术适时而生。高级氧化技术不仅处理效率高，而且能彻底处理掉污水中的有害物质，适用于各种类型的污水处理，是我国现阶段污水处理利用率较高的一种技术。本文通过对Fenton法、光化学氧化法、湿式氧化法、电化学氧化法以及超临界水氧化法在污水处理中的应用以及发展前景进行综合的分析，不断优化并完善高级氧化技术，为我国水资源的可持续发展奠定扎实的基础。
1 高级氧化技术的特点
高级氧化技术(Advanced Oxidation Technology，简称 AOT)，又称深度氧化技术，通过利用反应过程中产生的氧化能力较强的羟基自由基（·OH）,例如高温高压、光辐射以及电等，将污水中的有害物质降解为H2O、CO2或者微量无机盐，实现污水的有效净化。其高氧化还原单位与常见的氧化剂如表1所示。高级氧化技术类型复杂，因此在进行污水处理过程中，要根据污水产生的实际原因、污染程度等特点选择合适的污水处理技术，充分发挥污水处理技术的功能性。当前，高级氧化技术被广泛应用于污水处理中，成效显著，但是该技术需要在固定的环境下才能充分发挥其优质的氧化作用，如果选择的污水处理技术与污水实际环境不相符合，将降低污水处理效率，进而影响水质。除此之外，高级氧化技术使用成本略高，加大污水企业的经济负担。因此相关企业需要对高级氧化技术进行深入的实验与研究，不断优化与完善高级氧化技术的应用条件，提高其在污水处理的效率与质量，同时降低高级氧化技术的使用成本，打造干净、健康的自然环境，提高人们生活的满意度。
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2 高级氧化技术在污水处理中的具体应用
2.1 Fenton氧化法简介
2.1.1 Fenton氧化法的特点
目前Fenton氧化法在污水处理中的应用率相对较高。根据相关调查显示，在酸洗溶液中，Fe2+和H2O2的混合溶液有利于加快苹果酸的氧化速度，主要是因为Fe2+可以对H2O2进行有效的催化，进而产生高活性的羟基自由基，在氧化过程中，氧化电位最高可达到2.8V，在我国环保技术快速发展的背景下，Fenton氧化法在于污水处理中取得良好的效果，同时在其他领域也发挥着重要的作用。Fenton氧化法不仅反应速度快，而且反应条件相对温和，可有彻底处理掉污水中的有机污染物，在污水处理中占有重要的位置。
2.1.2 Fenton氧化法的应用
在实际污水处理过程中，Fenton氧化法不仅能够在中段加强污水的可生化性，而且能够提高末端的处理工艺。Fenton氧化法还可以应用在造纸废水处理中，能够将造纸废水中的有机污染物成功降解为CO2和H2O,在此反应过程中应该保证pH、H2O2以及Fe2+投加量与反应时间等因素的科学性与合理性，确保污水处理工艺的顺利进行。除此之外，催化剂在Fenton氧化法的应用过程中也起着重要的影响作用，铁-铝复合物是日常普遍使用的一种催化剂，主要用于分解苯酚废水，此类催化剂可以大大提高反应的氧化性能，而且催化剂本身可以进行二次利用。
2.1.3 Fenton氧化法的发展前景
通常情况下，Fenton氧化法都能够科学降解污水中的有机物，但是在成分相对繁杂、稳定性较差的污水处理过程中，Fenton氧化法仍存在一定的局限性。如果污水处理过程中只采用Fenton氧化法一种处理技术，会加大企业的运行成本，而且预处理要求十分严格，如果控制手段不合理，可能导致污染物不能被彻底的被解。但是随着我国科技的发展进步，Fenton 氧化法不断研发先进催化方式，例如电解、微博等，同时不断研发新型过渡金取代Fe2+，提高反应速度与效果。通过研究发现，超声波与Fenton氧化法的有效结合，可以加强硝基苯酚废水处理效果，而且氧化性更强，远远超过单独使用Fenton氧化法的降解效果。
2.2 湿式催化氧化法简介
2.2.1 湿式催化氧化法的特点
湿式氧化是湿式催化氧化法的重要组成部分，该技术应用条件相对较高，只有在高温高压和催化剂的条件才可以进行反应，在降解难度较大的有机污水处理中取得显著成效。
2.2.2 湿式催化氧化法的应用
相对于传统的湿式氧化方法，湿式催化氧化法在有效降低反应温度与压力的同时，加强氧化性能，在该过程中，催化剂发挥重要的作用。目前，人们可以通过制备RuCu/TiO2 催化剂，同时以Cu/TiO2、Ru/TiO2 和 RuCu/TiO2 为催化剂，结合湿式催化氧化法进行氨氮废水的处理，通过调查发现，RuCu/TiO2双金属催化剂的催化性能是最好的，氨氮废水降解率高达90%，而且催化剂作用时间相对较长。除此之外，人们还可以制备Mn-Ce-FA催化剂，有效结合湿式催化氧化法进行医药废水的处理，通过调查发现，反应时间控制在3.5h左右废水处理效果最佳，在这个时间段废水中COD的降解率高达81.05%，而TOC的降解率也可以达到92.43%。通过不断的深入研究，湿式催化氧化法应用条件得到有效改善，不断缩短反应时间、降低能耗以及减少反应过程中对设备的腐蚀等，扩大其应用范围。
2.2.3 湿式催化氧化法的发展前景
湿式催化氧化法能够对能量进行充分的利用，避免造成反应中的能量浪费，但是湿式催化氧化法应用条件十分严格，催化剂类型复杂，同时设备投资成本较高，因此加大企业污水处理难度，因此当前湿式催化氧化法在污水处理中使用率相对较低。但是该技术在污水处理中的作用效果明显，发展前景广阔，因此应该加大其研究力度，不断优化并完善应用条件，提高技术性与实用性，降低应用成本。目前也有部分企业坚持采用湿式催化氧化法进行污水处理，虽然需要投入大量的资金，但是成果效果显著。
2.3 光化学氧化法简介
2.3.1 光化学氧化法的特点
光化学氧化法也是高级氧化技术中的一种，主要依靠紫外光，以TiO2或Cu2O作为催化剂进行污水处理。通过紫外光源产生电子-空穴对，由此催生出氧化性能极强的羟基自由基，对污水中的有机物进行有效降解。以 TiO2为例，此反应式如下：
TiO2 + hv → TiO2 ( h++e- )
TiO2 ( h+ ) + H2Oad → TiO2 + ·OHad + H+
光化学氧化法的应用成本相对较低、催化性能稳定、而且在整个污水处理过程中，不会产生二次污染，处理效果令人十分满意，因此其使用范围相对较大，而且受到众多学者的高度认可，成为高级氧化技术的研究重点。以低波长、高功率的紫外灯管和先进的光催化剂为基础，结合光化学氧化法对降解难度较大有机物进行处理，取得良好的成绩。人们可以以TiO2 作为催化剂，结合光化学氧化法对苯酚进行处理，调查发现，添加催化剂的光化学氧化法处理效果远远超过未添加催化剂的光化学氧化法，不仅提升污水中的有机物分子降解率，而且提高污水的可生化性能，加强污水处理的规划性与科学性。
2.3.2 光化学氧化法的应用
现阶段，人们可以采用光化学氧化法进行垃圾渗滤液的处理，处理时间达到60h时，垃圾渗滤液中的色度降解率能够达到97%，COD降解率最高为 60%。但是需要注意的是，在进行成分相对复杂、有机物含量较高的污水处理过程中，应该严格把控运行环境，保证光化学氧化法的处理效果。目前TiO2是光化学氧化法催化剂中的重要组成部分，因此应该加大对TiO2的重视度，不断加强其催化功能，使其更好的作用于光化学氧化法中。
2.3.3 光化学氧化法的发展前景
光化学氧化法应用条件十分严格，在污水处理过程中受到诸多因素的影响，例如催化剂添加量、紫外光强度等，因此应该加强光化学氧化法影响因素的合理性，保证其在污水处理中能够发挥最大作用。有些污水成分十分繁杂，如果其色度大或者悬浮物含量高，将严重影响光照强度和光催化氧化性能。
2.4 电化学氧化法简介
2.4.1 电化学氧化法的特点
电化学氧化法主要依靠电极进行相关的氧化反应，通过利用具有催化活性的电极产生氧化性能极强的羟基自由基，以此进行污水有机物的降解。电化学氧化法的应用特点主要包括氧化能力强、杀菌、不会产生二次污染、应用方法简单，最大的特点在于应用过程中不需要添加剂。有利也有弊，该技术在应用过程中需要耗费大量的电能，而且电极使用时间较短，一般不适用于规模较大的污水处理工作。
2.4.2 电化学氧化法的应用
人们可以通过制备Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2阳极进行苯酚废水处理，处理效果显著。除此之外，部分使用者利用电化学氧化法进行垃圾渗漏液的处理，调查发现，当水力停留时间达到3h时，且电流强度达到420A时，能够实现垃圾渗漏液的最优化处理，垃圾渗漏液中COD的降解率高达57.7%，同时加强BOD/COD处理效果，加强废水的可生化性，提高污水处理效率。除此之外，人们可以利用电化学氧化法处理含有高氨氮的养猪废水，阳极可以将氯离子成功转化为氯气，加强养猪废水中的氨氮的氧化，切实有效的降解氨氮。
2.4.3 电化学氧化法的发展前景
现阶段，电化学氧化法还处于摸索阶段，没有正式投入使用，需要对其进行不断的实验与研究，完善工艺参数，提升电化学氧化法处理效率与质量等才能投入正常的污水处理中，为污水处理工作提供重要的技术支撑。当前电化学氧化技术的研究重点在于如何制备催化活性极强的先进电极，从而保证电化学氧化性能的有效发挥。
2.5 超临界水氧化法简介
2.5.1 超临界水氧化法的特点
超临界水氧化法以氧气或者双氧水为氧化剂，以温度为37.4℃且压力为22.1 MPa的超临界水作为溶剂氧化分解有机物，能够使有机物与氧化反应在同一环境下进行反应，在此过程中，可以将有机物中的过氧化物分解成小分子物质。
2.5.2超临界水氧化法的发展前景
超临界水氧化法污水处理效率较高，而且污水处理技术比较先进，不同于其他污水处理技术，超临界水氧化法只有在超临界温度与眼压力的环境下才可以进行污水有机物的分解，而且超临界水氧化法的反应速度较快，反应器体积较小，能够促使无机盐在超临界水中进行分解，提高污水处理率，同时产出大量的工业用盐，这是其他污水处理技术无法比拟的，因此超临界水氧化法的应用前景十分可观。但是目前超临界水氧化法的发展面临一定的局限性，主要变现为对于高温高压的反应环境要求较高，而且在氧化过程中会对金属设备造成严重的腐蚀，因此相关领域的专家对超临界水氧化法中催化剂加大了研究力度，目前普遍采用的催化剂有CuO、TiO2、CeO2及 CuO/Al2O3等复合型催化剂，应用效果良好。
3 结论与建议
综上所述，在社会经济迅猛发展的背景下，水污染问题逐渐加重，高级氧化技术作为一种先进的污水处理技术，污水处理效果显著，因此受到行业人士的一致好评，被广泛应用于污水处理工作中，发展前景一片大好。但是当前高级氧化技术在实际应用过程中仍存在诸多弊端，例如应用成本较高、应用条件严格等，应用范围受到局限。为了充分发挥高级氧化技术的功能性，应该吸收并借鉴国内外先进的污水处理技术与污水处理案例，然后根据我国污水发展现状，不断更新并优化高级氧化技术，促进自然环境与社会经济的和谐发展。
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撰写日期：2021-06