鉄鋼業の急速な発展により、処理が困難な工業廃水、特に有毒で有害で分解が困難な高濃度有機物を大量に含むコークス廃水が大量に発生しています。 複雑な組成と水質や水量の大きな変化という特徴があります。 コークス化廃水の処理はますます人々の懸念を引き起こしています。 注意を払う。 現在、コークス化廃水の処理は、主に従来の生物学的処理方法、凝集および凝固方法、および吸着方法です。 コークス化廃水は生分解性が低く、生化学的処理の前に大量に希釈する必要があります。 また、生化学的排水COD（化学的酸素要求量）とアンモニア態窒素含有量を同時に満たすことが困難なため、さらに処理する必要があります。 しかし、一部の高度な処理技術は処理コストが高く、一部の有毒で有害な物質を完全に分解することは困難であり、それらは二次汚染を受けやすいです。 コークス化廃水処理の現状を踏まえ、効率的で環境にやさしい処理技術を研究することが非常に必要です。
Advanced Oxidation Process（AOP）は、反応システムで生成された非常に活性なヒドロキシルラジカル（・OH）を使用して有機汚染物質分子を攻撃し、最終的に有機汚染物質をCO2、H2Oおよびその他の無毒に酸化します。小分子酸は環境に優しい緑色です。フレンドリーで効率的な廃水処理技術。 現在、高度な酸化技術には、主に化学酸化、光化学酸化、光触媒酸化、湿式触媒酸化などがあります。AOPは強力な酸化と運転条件の制御が容易であるという利点があるため、近年ますます注目を集めています。
▶化学酸化
この方法では、化学酸化剤を使用して、液体または気体の無機または有機物質をわずかに有毒または無毒の物質に変換するか、それらを簡単に分離できる形に変換します。 水処理の分野で一般的に使用される酸化剤は、オゾン、過酸化水素、過マンガン酸カリウムなどである。 フェノール廃水処理プロセスでは、オゾンと過酸化水素の適用が最も一般的です。
現在、世界の多くの国が消毒にオゾンを使用しており、特にヨーロッパでは、オゾンは水生植物の水処理に使用されています。 表面積の大きい活性炭などの固体触媒をオゾン酸化システムに追加します。 オゾンと活性炭は同時に触媒の役割を果たすために使用され、オゾン酸化後に小分子生成物を吸収することができます。 2つは共同で溶液中のOH-を増加させます。 より多くのヒドロキシルラジカルを生成する相乗効果があります。
過酸化水素は強力な酸化剤です。 アルカリ性溶液中での酸化反応が速く、反応溶液に不純物イオンを持ち込みません。 したがって、さまざまな有機または無機汚染物質の処理によく使用されます。 過酸化水素は、長い間、工業廃水中のCODを除去するために使用されてきました。 廃水を処理するために化学酸化を使用することの価格は通常の物理的および生物学的方法よりも高いですが、この方法は毒性などの他の処理方法とかけがえのない効果があります。 有害または非生分解性廃水の前消化、高濃度/低流量廃水の前処理など。過酸化水素のみを使用して高濃度の安定した耐火性化合物を分解する効果は良くありません。 遷移金属塩を使用することで改善できます。 最も一般的な方法は、鉄塩を使用して活性化することです。
▶フェントン&＃39;の試薬法。
可溶性第一鉄塩と過酸化水素を一定の比率で混合したフェントン試薬は、多くの有機分子を酸化することができ、高温高圧を必要としません。 試薬中のFe2+は過酸化水素の分解を開始および促進し、それによってヒドロキシルラジカルを生成する可能性があります。 フェノール、クロロフェノール、クロロベンゼン、ニトロフェノールなどの一部の有毒で有害な物質も、フェントン&＃39;試薬およびフェントン様試薬によって酸化される可能性があります。
過酸化水素とオゾンの組み合わせ、および過酸化水素と紫外線の組み合わせはフェントン様技術と呼ばれ、その原理は基本的にフェントン技術と同じです。
▶光化学酸化
この方法は、光の作用下で行われる化学反応です。 分子は特定の波長の電磁放射を吸収し、励起されて分子励起状態を生成し、次に化学的に別の安定状態に変化するか、熱反応を開始する中間生成物になる必要があります。 単純な紫外線の分解効果は弱いです。 紫外線酸化法に適量の酸化剤（H2O2、O3など）を導入することで、排水処理効果を大幅に最適化し、分解速度を加速させることができます。 有機物の光分解には、直接光分解と間接光分解の2つの方法があります。 前者は、光エネルギーを吸収した後、有機物分子と周囲の環境の物質との直接反応を指します。 後者は、有機環境に存在する特定の物質を指します。光エネルギーを励起状態に吸収し、有機物と汚染物質の反応を誘発するプロセス。 その中で、有機物の間接的な光分解がより重要です。
光化学酸化法で使用できる波長範囲は200nm〜700nm、つまり紫外線と可視光の範囲です。 光化学酸化は、大気汚染防止や廃水処理に応用されています。 酸化剤の種類に応じて、UV / O3、UV / H2O2、UV /フェントンなどのシステムに分類できます。 システムに関係なく、光化学反応は一般にヒドロキシルラジカルを生成することによって有機物を分解します。
例えば、UV / O3系では、液相オゾンが分解して紫外線下でヒドロキシルラジカルを生成し、紫外線吸収率は253.7nmで最大に達し、ほとんどの有機物をCO2と水に酸化することができ、使用されます産業廃水中の鉄を処理します。 シアン酸塩、有機化合物、窒素ベースの酸、アルコール、農薬、窒素、硫黄、またはリンを含む有機化合物、および塩素化有機物やその他の汚染物質。
▶光触媒酸化
この方法では、光触媒（光触媒とも呼ばれる）が特定の波長の光源の照射下で触媒効果を生み出し、周囲の水分子と酸素が励起されて非常に活性な・OH-および・O2遊離イオンを形成します。グループ。 光触媒酸化技術は、TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2、Fe3O4などの触媒を使用します。
TiO2は最も一般的に使用される触媒です。 光触媒反応では、TiO2の光触媒活性は、主に結晶相、粒径、比表面積の影響を受けます。 結晶相が決定されると、結晶粒径と比表面積がTiO2の光触媒作用の重要な要素になります。 粒子サイズが小さいほど、光生成された電子と正孔の拡散時間が短くなり、比表面積が大きくなるほど、水中の汚染を吸収するのに効果的です。 光触媒性能を向上させる物質。 触媒の粒度がナノメートルレベルに達すると、量子効果を生み出して、現在の触媒研究の重要な方向である光吸収率と利用率を改善することもできます。
光触媒酸化は、無毒で簡単な操作条件という特徴があります。 紫外線、シミュレートされた太陽光、太陽光を光源として使用でき、自然条件（空気など）を触媒促進剤として使用できます。 活性が高く、安定性が良く、有機物を作ることができます。汚染物質は完全に分解され、二次汚染はありません。 近年、自然光を利用してさまざまな汚染物質を分解するために、触媒活性の向上や、触媒の表面改質としても知られる励起光の波長範囲の拡大に多くの取り組みが行われています。 TiO2の遷移金属ドーピングは、貴金属を堆積させることによって新しい修正エネルギーレベルを形成し、それによってその光応答範囲を広げることができます。 光増感などの改質処理により、光触媒性能を向上させることができます。
光触媒酸化の応用分野は、主に染料廃水、高濃度有機廃水の処理、飲料水の高度な処理段階での分解しにくい微量汚染物質の除去などです。 通常の状況下では、TiO2光触媒酸化は紫外線の波長範囲でしか実行できないため、光触媒技術の普及と応用が制限されます。 また、光触媒酸化反応器の開発は未成熟であり、大規模な処理を実現することは困難です。
▶湿式酸化
この方法は、酸化剤を使用して廃水中の有機物を高温高圧下で二酸化炭素と水に酸化し、汚染物質を除去する高度な酸化方法です。 この方法は、広い適用範囲、高い処理効率、少ない二次汚染、速い酸化速度、および回収可能なエネルギーと有用な材料の特徴を持っています。 この種の手法は、日米で工学に応用されており、最先端の技術であり、幅広い開発の可能性を秘めています。 しかし、この方法にも問題があります。つまり、一般に、高温高圧条件下で湿式酸化を行う必要があります。 中間生成物はしばしば有機酸であり、これは高い設備材料、高価な触媒を必要とし、小流量および高濃度の廃水にのみ適しています。
湿式酸化法には、亜臨界水酸化と超臨界水酸化の2種類があります。 超臨界水酸化技術とは、水を酸化して超臨界条件下で有機汚染物質を処理する、新しい高効率の廃棄物処理技術を指します。 特定の温度と圧力下では、ほとんどすべての有機物が短時間で完全に酸化および分解されるため、廃水処理時間が大幅に短縮されます。 処理装置は完全に密閉されているため、スペースを節約でき、二次汚染もありません。
超臨界水では、塩の溶解度が大幅に低下し、有機物質の溶解度が大幅に増加します。 たとえば、ベンゼン、ヘキサン、N2、O2などは水と完全に混和する可能性があり、密度、粘度、拡散係数が変化します。 拡散係数は密度の増加とともに減少します。 湿式酸化技術は、より高い温度と圧力を使用するため、水の密度が低下し、拡散係数が大きくなり、物質移動速度が急激に増加します。
湿式酸化の応用分野は、主に農薬廃水処理、フェノール廃水処理、印刷・染色廃水、汚泥処理などです。上記廃水を湿式酸化処理すると、毒性が大幅に低減され、生分解性も向上します。 生化学的処理の助けを借りて、廃水の排出を達成することができます。
高度な酸化技術は、有機汚染物質を二酸化炭素と水に鉱化することができます。 これは環境にやさしいプロセスですが、汚染物質を分解する際の高い処理コストは& quot;ボトルネック& quot;です。 そのプロモーションを制限します。 中国&＃39;の高度な酸化技術では、フェントン法や実際の水処理に適用されているオゾン酸化技術などのいくつかを除いて、残りは主に実験室研究または小規模試験段階にあります。 高度な酸化技術の高い投資と処理コスト、深刻な機器の腐食、および少量の処理水という欠点を解決することによってのみ、実際の産業でのその適用を加速することができます。 高度な酸化技術の開発の方向性は次のように要約できます。
一つは、光触媒酸化技術やオゾン酸化技術などのいくつかの技術は廃水の生分解性を改善することができますが、コークス化廃水を別々に処理することは困難で費用がかかるということです。 生化学的技術と組み合わせて、コークス化廃水の生物学的毒性を低減し、生分解性を向上させることができます。 、そして治療のために低消費で高効率の生化学的方法を使用します。
第二に、湿式接触酸化や超臨界水酸化などの技術には、高い設備要件と高い処理コストがあります。 反応器材料と低コスト触媒については、特別な研究開発を行うことができます。 コークス化廃水の処理では、残留アンモニアなどの処理が難しい廃水を他の廃水と混合して廃水の量を増やしてから、上記の高度な酸化剤を使用して処理する必要があります。
三つ目は、シンプルな構造、高効率、自然光、長期安定運転の反応器を設計し、光化学酸化・光触媒酸化技術の処理効率を向上させ、凝固・吸着などの技術と組み合わせることです。