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AOX指标对废水深度处理工艺的挑战
来源:www.mbcfitness.com 发布时间:2023-11-01 浏览次数:

AOX指标对废水深度处理工艺的挑战
来源: 马鲁铭 铁基催化剂催化臭氧 公众号
       数年前,某含溴消毒剂生产厂咨询我:该厂生产废水排放,仅剩AOX指标没能达标,就此他们在工艺末端又使用了氯氧化,该指标仍不见下降。我笑了:“没有上升,就算对你客气了”。说实在的,AOX作为选择控制项目列入城镇污水厂排放标准已经二十几年了,并没有引起水处理工程界的足够重视。近年来形势不同了,AOX至少列入了五个行业标准;企业在达标情况下,地方政府还希望能够持续减排。去年滨江一著名造纸厂询问我:他们厂在AOX浓度达标基础上,希望AOX排放总量再消减80%,问有无办法。我略加思索,摇了摇头。
       AOX — 可吸附有机卤化物,它是一类物质总称,而不是单一化学物质。这也是处理难点之一,譬如使用化学氧化,若是二氯甲烷、氯苯等物质,氧化过程中只要再加一个官能团 -OH,这个污染物自然就没了。但对于AOX指标,丝毫没有降低。大量研究表明:通过化学氧化方法,使有机物脱氯,非常困难。
有机物脱氯,是我们课题组二十年前主攻方向,但目标并不是为了消减AOX,而是为了消减其毒性。工程中作为生物法前端的预处理,而不是深度处理。脱氯,从氧化还原反应角度,是一还原过程:共价态的氯得电子生成氯离子。所以我们把双金属脱氯方法称之为“催化还原”。这种工艺需投放大量零价铁,形成Fe(II)物质,还会大幅度降解溶解氧,由此常造成出水COD指标上升(见“关于COD意义的思考”)。尽管催化还原工艺对很多氯代有机物很难完全脱氯,但对于改善高浓度工业废水可生化性十分有效。因此,一般情况下“催化还原”工艺并不适用于深度处理。
       这几年,我在学习高级氧化方法,知道了:•OH、O2-•、1O2,即:羟基自由基、超氧阴离子自由基、单线态氧,有时统称为:活性物种。它们是非稳态物质,在水中寿命极短,•OH为纳秒(ns)级、O2-•和1O2 为微秒级(μs)。这就说明它们的化学活性非常高;简单理解为:使电子回到常规轨道,成为稳态物质的趋势很强。发现自由基反应始于有机化学学科:两个有机物自由基(寿命可达秒级)可以链接,生成大分子有机物。近年来,自由基研究在医学和环境科学领域比较活跃。废水的高级氧化工艺,定义为由•OH主导的有机物的氧化,其特点为链式降解反应;学术界主流观点:众多自由基中只有•OH对有机物氧化起显著作用。但自由基形成时,多种自由基相互快速转化,如:•OH与O2-•,因此研究中也不能忽视其它自由基的作用。
       近年来,不少学者发现了O2-•脱氯功能,同时明确该过程属还原脱氯机制;1O2对某些氯代有机物的去除,也产生一定作用。我们课题组樊金红老师指导的硕士生发现了光催化条件下,O2-•对硝基有机物的还原作用,以及1O2对酚类有机物的聚合作用。这些都说明,除高级氧化外,自由基很可能也会形成还原机制,我们可以打开脑洞,称之为“高级还原”。与一般化学还原法区别在于:不投加还原剂、无残留风险,避免了影响出水COD上升。
       上述不仅仅是设想,一次技术交流会后的对话让我印象深刻。一工程师找我商榷:我们厂的“高级氧化”,就是脱氯效果很好。我追问:何种废水、具体是何工艺?他告诉我:废水含高浓度氯代物(生产母液);他们投加了大量的H2O2、FeSO4,调pH值至弱碱性,加热;并强调紫外照射提高脱氯效率显著。我赶紧问他:有无铁泥、什么颜色。他告诉我:大量铁泥,呈墨绿色。我瞬时明白了,这是还原环境,脱氯就不足为奇了。但从投加H2O2、紫外照射等条件分析,活性物种(O2-•)参与还原的可能性很大。尽管不是深度处理工艺,仍可能是“高级还原”机制。