[发明专利]一种高氯碱性难降解废水的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种高氯碱性难降解废水的处理方法。

背景技术

随着国家工业水平的高速发展和人民生活水平的提高，化学工业品生产及消耗量突飞猛进，工业废水总量也相应增加，且由于生产工艺的不断发展，废水的成分也日趋多样化。虽然国家严格执行节能减排的方针，但由于废水来源和组成的复杂性，极端条件的难降解废水一直是污染治理上的难点与盲点。

高盐碱性废水是国内外专家研究的热点，它主要源于冶金、制药、印染、食品工业等行业，如冶金生产过程中的溶解、酸碱调节及中和等过程；化学原料药合成过程中结晶、过滤、洗涤工序；食品工业中如榨菜生产腌制过程中等。碱性废水则是指水体中含有某些碱类物质，导致水体pH大于9的废水水样。这些废水如果不经过处理就直接排放，将腐蚀管道及建筑物，排入水体后，将改变水体的pH值，影响水体的自净作用，破坏水体自然生态，导致水生资源减少或毁灭。目前碱性废水总量占废水排放总量的六分之一左右，主要来源于碱法造纸的黑液、印染工业的煮纱、丝光洗水、制革工业的灰碱脱毛废水和石油、化工部分生产过程的废水等。碱性废水处理目前常采用简单的酸碱中和法，不但会消耗大量的酸液，而且还增加了水体的盐度，给后续处理带来困难；另一方面，简单调节酸碱并不能使水体中有机物降解，因而水体COD仍然较高，必需使用其他方法进行组合处理。

目前人们已开展了高盐碱性废水处理的研究，主要涉及生化法、物理法、化学法等。应用生化法处理高盐碱性废水，水体中的高盐或碱性环境会使微生物的代谢缓慢，较低的处理效率使其针对高盐碱性废水处理的应用受到限制。而利用嗜盐菌进行治理的方法，由于嗜盐菌培养较为困难，极易因盐度波动而死亡，因而显著影响了废水的最终处理效果。

化学氧化法是采用化学反应将废水中的有机物进行降解以除去COD的过程。目前工业上常用的化学氧化法包括高级氧化法、电化学法、光催化氧化等。化学处理法的优点是适用范围广，可用于不同种类污染物，尤其是对于高浓度难降解废水，化学处理法有着优于其他处理方法的独特优势，如高去除效率或转化为可生化降解的产物等，因而是一种理想的水处理方法。

芬顿氧化反应是高级氧化技术中通过产生具有强氧化能力的羟基自由基为特点的一类氧化体系，它对可生化性差、结构复杂的难降解有机污染物具有独特优势，在工业废水处理中具有重要作用。由于芬顿氧化反应是利用亚铁离子作为催化剂，通过将双氧水转化为羟基自由基，实现对有机物的氧化降解，其最佳氧化条件为pH=3～4，因而它是一种典型的酸性氧化反应过程。对于碱性废水，因为氧化剂双氧水在碱性条件下不稳定、易分解，导致具有强氧化特性的芬顿高级氧化体系无法直接用于碱性废水的处理。目前通用的间接处理工艺模式是先进行调酸预处理，再引发后续的酸性高级氧化反应。但近期的研究结果表明，高氯条件下的芬顿反应速率和效率被明显受到抑制，溶液中某些阴、阳离子的存在应与此过程有关。如已有研究结果证明由碱环境调酸引入或初始水体本身含有大量氯离子时，生成的羟基自由基因优先氧化还原性更强的氯离子成为氯气而被大量消耗，导致实际参与有机污染物降解的自由基数量有限，最终造成芬顿氧化法在处理此类高氯废水时表现出低效特性而较难应用。

高铁酸盐是近年兴起的一种绿色氧化剂，其特征结构高铁酸根（FeO₄^2-）在酸性条件下的氧化还原电位为2.2V，大于臭氧仅小于OH·，因而表现出强氧化性，能强力降解水体中的各类有机物。同时，高铁酸根自身被还原成在水中以胶体形式存在的Fe(OH)₃，它作为一种品质优良的无机絮凝剂，能高效地除去水中的微细悬浮物。高铁酸盐所具有的强烈氧化和絮凝的共同作用，使它在水体消毒和除污方面不但全面优于各类氧化剂，而且还可避免产生二次污染物，所以高铁酸盐已被作为新型高效绿色氧化剂进行重点研究。

高铁酸盐合成主要有三种方法：干法、湿法、电解法。其中的湿法制备高铁酸盐是目前已应用并最具工业化前景的方法，代表性盐类包括高铁酸钾和高铁酸钠。因高铁酸钠在饱和强碱溶液中可溶，所以商品化的高铁酸盐主要为高铁酸钾。虽然制备过程中高铁酸钾的纯度可达到95.9%，但收率一般只有10～15%，且固态高铁酸根不稳定、极易发生分解。而使用时高铁酸盐又需先溶于水，如果水体中含有溶液杂质，存在光照、高温等干扰因素，高铁酸盐将快速分解，造成氧化剂失效。因此高铁酸盐作为强氧化剂和优良絮凝剂进行工业化应用时，受成本、氧化活性、产量等因素的制约目前还缺乏成功应用的范例。

发明内容