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      AOX指標對廢水深度處理工藝的挑戰
      來源: 臭氧反應器 發布時間:2023-11-01 瀏覽次數:

      AOX指標對廢水深度處理工藝的挑戰
      來源: 馬魯銘 鐵基催化劑催化臭氧 公眾號
             數年前,某含溴消毒劑生產廠咨詢我:該廠生產廢水排放,僅剩AOX指標沒能達標,就此他們在工藝末端又使用了氯氧化,該指標仍不見下降。我笑了:“沒有上升,就算對你客氣了”。說實在的,AOX作為選擇控制項目列入城鎮污水廠排放標準已經二十幾年了,并沒有引起水處理工程界的足夠重視。近年來形勢不同了,AOX至少列入了五個行業標準;企業在達標情況下,地方政府還希望能夠持續減排。去年濱江一著名造紙廠詢問我:他們廠在AOX濃度達標基礎上,希望AOX排放總量再消減80%,問有無辦法。我略加思索,搖了搖頭。
             AOX — 可吸附有機鹵化物,它是一類物質總稱,而不是單一化學物質。這也是處理難點之一,譬如使用化學氧化,若是二氯甲烷、氯苯等物質,氧化過程中只要再加一個官能團 -OH,這個污染物自然就沒了。但對于AOX指標,絲毫沒有降低。大量研究表明:通過化學氧化方法,使有機物脫氯,非常困難。
      有機物脫氯,是我們課題組二十年前主攻方向,但目標并不是為了消減AOX,而是為了消減其毒性。工程中作為生物法前端的預處理,而不是深度處理。脫氯,從氧化還原反應角度,是一還原過程:共價態的氯得電子生成氯離子。所以我們把雙金屬脫氯方法稱之為“催化還原”。這種工藝需投放大量零價鐵,形成Fe(II)物質,還會大幅度降解溶解氧,由此常造成出水COD指標上升(見“關于COD意義的思考”)。盡管催化還原工藝對很多氯代有機物很難完全脫氯,但對于改善高濃度工業廢水可生化性十分有效。因此,一般情況下“催化還原”工藝并不適用于深度處理。
             這幾年,我在學習高級氧化方法,知道了:•OH、O2-•、1O2,即:羥基自由基、超氧陰離子自由基、單線態氧,有時統稱為:活性物種。它們是非穩態物質,在水中壽命極短,•OH為納秒(ns)級、O2-•和1O2 為微秒級(μs)。這就說明它們的化學活性非常高;簡單理解為:使電子回到常規軌道,成為穩態物質的趨勢很強。發現自由基反應始于有機化學學科:兩個有機物自由基(壽命可達秒級)可以鏈接,生成大分子有機物。近年來,自由基研究在醫學和環境科學領域比較活躍。廢水的高級氧化工藝,定義為由•OH主導的有機物的氧化,其特點為鏈式降解反應;學術界主流觀點:眾多自由基中只有•OH對有機物氧化起顯著作用。但自由基形成時,多種自由基相互快速轉化,如:•OH與O2-•,因此研究中也不能忽視其它自由基的作用。
             近年來,不少學者發現了O2-•脫氯功能,同時明確該過程屬還原脫氯機制;1O2對某些氯代有機物的去除,也產生一定作用。我們課題組樊金紅老師指導的碩士生發現了光催化條件下,O2-•對硝基有機物的還原作用,以及1O2對酚類有機物的聚合作用。這些都說明,除高級氧化外,自由基很可能也會形成還原機制,我們可以打開腦洞,稱之為“高級還原”。與一般化學還原法區別在于:不投加還原劑、無殘留風險,避免了影響出水COD上升。
             上述不僅僅是設想,一次技術交流會后的對話讓我印象深刻。一工程師找我商榷:我們廠的“高級氧化”,就是脫氯效果很好。我追問:何種廢水、具體是何工藝?他告訴我:廢水含高濃度氯代物(生產母液);他們投加了大量的H2O2、FeSO4,調pH值至弱堿性,加熱;并強調紫外照射提高脫氯效率顯著。我趕緊問他:有無鐵泥、什么顏色。他告訴我:大量鐵泥,呈墨綠色。我瞬時明白了,這是還原環境,脫氯就不足為奇了。但從投加H2O2、紫外照射等條件分析,活性物種(O2-•)參與還原的可能性很大。盡管不是深度處理工藝,仍可能是“高級還原”機制。