2008年环保工程师知识讲座一讲义精选(十一)

　　1.12 氧化还原

　　大纲要求：了解氧化还原处理技术

　　1.12.1氧化还原法原理

　　氧化还原法：通过氧化还原反应将废水中的溶解性污染物质去除的方法。

　　化学反应中，失去电子的过程叫氧化，失去电子的物质称还原剂，在反应中被氧化，得到电子的过程叫还原，而得到电子的物质叫氧化剂，在反应中被还原。

　　每个物质都有各自的氧化态和还原态，其氧化还原电位的高低决定了该物质的氧化还原能力。

　　废水的氧化还原处理法又可分为氧化法和还原法两类。

　　1.12.2氧化法

　　常用的氧化剂：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯、三氯化铁、过氧化氢和电解槽的阳极等。

　　1、氯氧化法

　　⑴原理：

　　氯氧化法采用氯系氧化剂，如次氯酸钠、漂白粉和液氯等，主要用于去除废水中的氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类以及对废水进行脱色、脱臭、杀菌等处理。

　　⑵氯氧化法处理含氰废水

　　电镀含氰废水中的氰主要以游离氰和络合离子氰两种形态存在。一般游离状态的毒性较大，而络合离子状态的毒性较小。

　　氯氧化氰化物的过程分两个阶段进行：首先是在碱性条件下氰化物被氧化成毒性和氰化氢差不多的挥发性物质氯化氰，在pH值为10～11时，在10多分钟内可将氯化氰转化为毒性很小的氰酸根离子，这也称作局部氧化法。

　　为防止处理水中含有剧毒物质氯化氰，其处理工艺条件应进行如下控制：

　　①废水的pH值宜大于11。

　　②废水中除含游离氰外还常常含有络合氰，考虑到废水中同时还含有其它还原性物质存在，实际氧化剂的用量要比用公式计算的理论用量有所增加，以次氯酸纳计为含氰量的5～8倍。

　　③温度对反应的影响不大

　　④对废水进行搅拌可以加速反应。

　　第二阶段是进行完全氧化反应，即进一步投加氯氧化剂，破坏碳―氮键，使其转化为二氧化碳和氮气。完全氧化处理法工艺条件是：必须在局部氧化处理的基础上，一般pH值为7.5～8.5，氧化剂的用量为局部氧化法的1.1～1.2倍，药剂应分两次投加。

　　⑶用于含酚废水的处理

　　⑷处理设备

　　主要要是反应池及沉淀池。

　　2、臭氧氧化法

　　⑴臭氧的特性

　　臭氧是一种强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高锰酸盐等常用的氧化剂都高。在理想的反应条件下，臭氧可以把水溶液中大多数单质和化合物氧化到它们的最高氧化态，对水中有机物有强烈的氧化降解作用，还有强烈的消毒杀菌作用。

　　臭氧的性质主要有：

　　①不稳定性;②溶解性;③毒性;④氧化性;⑤腐蚀性。

　　⑵臭氧氧化的接触反应装置

　　废水的臭氧处理是在接触反应器中进行，为了使臭氧与水中充分反应，应尽可能使臭氧化空气在水中形成微小气泡，并采用气液两相逆流操作，以强化传质过程。常用的臭氧化空气投加设备有多孔扩散器、乳化搅拌器、射流器等。

　　⑶臭氧处理工艺设计

　　设计内容主要有两方面：一是臭氧发生器型号和台数的确定，确定的依据是臭氧投加量，臭氧化空气中臭氧的浓度和臭氧发生器工作的压力，二是臭氧布气装置和接触反应池容积的确定，确定的依据是布气装置性能和接触反应时间，一般为5～10分钟。

　　⑷臭氧在废水处理中的应用发展很快，近年来，随着一般公共用水污染日益严重，要求进行深度处理，国际上再次出现了以臭氧作为氧化剂的趋势。臭氧氧化法在水处理中主要是使污染物氧化分解，用于降低BOD、COD，脱色，除臭、除味、杀菌、杀藻、除铁、锰、氰、酚等。

　　⑸臭氧氧化法的优缺点

　　优点：氧化能力强，对脱色、除臭、杀菌、去除有机物和无机物等效果，无二次污染，制备臭氧只用空气和电能，操作管理方便;

　　缺点：投资大，运行费用高。

　　3、过氧化氢氧化法

　　过氧化氢价格较高，单独使用时氧化反应过程过于缓慢，所以目前多利用投加催化剂的方法以促进氧化过程。常用的催化剂有硫酸亚铁、络合铁、铜、锰、天然酶或芬顿试剂等。过氧化氢与二价铁离子作用，能产生羟基自由基，其氧化能力仅次于氟，能使许多难于生物降解及一般化学氧化法难于氧化的有机物氧化分解。

　　4、光氧化法

　　目前由光分解和化学分解组合成的光催化氧化法已成为废水处理领域中的一项重要技术。常用光源为紫外光，常用氧化剂有臭氧和过氧化氢等。

　　紫外光和臭氧法是光催化氧化法中比较成功的一种，能有效地去除水中卤代烃、苯、醇类、酚类、醛类、硝基苯、农药和腐殖酸等有机物以及细菌和病毒等，而且在处理过程中不会产生二次污染。

　　5、湿式氧化法

　　在高温(150～350℃)和高压(0.5～20MPa)的操作条件下，以氧气和空气作为氧化剂，将废水中的有机物转化为二氧化碳和水的过程称为湿式氧化法。

　　⑴原理

　　在高温和高压下，水及氧气的物理性质都发生了变化，在100℃以内，氧的溶解度随温度升高而降低，但当温度大于150℃时，氧的溶解随温度升高而增大，而且氧在水中的传质系数也增大。湿式氧化过程主要有两个过程：空气中的氧从气相到液相的传质过程以及溶解氧与基质之间的化学反应。

　　⑵湿式氧化法的应用

　　目前，湿式氧化法主要应用在两大方面：一是进行高浓度难降解有机废水生化处理的预处理，以提高可生化性，二是用于处理有毒有害的工业废水。

　　⑶特点

　　湿式氧化法由于系统设备复杂，投资大，操作管理难和运行费用高等原因而未能广泛应用。

　　环球网校2009年环保工程师辅导方案

　　欢迎通过以下途径反馈您的成绩信息，或对网校提出宝贵的意见、建议：

　　1.网上留言，直接点击此处进入留言;

　　2.论坛留言，直接点击此处登录论坛。

　　环球网校2009年环保工程师考试网络辅导课程现已开始招生，该课程由数名权威辅导老师组成的老师团队主讲，自开设环保工程师考试辅导课程以来，每年考试通过率均超过80%，已成为环球网校的精品课程，在广大学员中拥有极高的知名度，历年来网校辅导通过率均达到行业领先水平，现在报名可免费获赠07、08年全套辅导课程。