新型水處理超聲波氧與電化學氧化法技術

超聲波氧化法原理

超聲波氧化法是一種新型水處理技術，其降解有機污染物機理是在超聲波（頻率一般在20kHz~5MHz）作用下液體產生空化泡，在空化泡崩潰瞬間，會在空化泡內及周圍極小空間范圍內伴隨發生極端高溫（1900~5200k）高壓（50~100MPa）區，溫度變化率高達109K/s，即形成了所謂“熱點”。進入空化泡中水分子在高溫高壓下被裂解形成?OH、?H及H2O2，易揮發的有機污染物形成蒸汽直接熱分解，而難揮發的有機污染物在空化泡氣液界面上或在本溶液體系中與同空化產生自由基直接發生氧化反應，從而達到氧化降解有機污染物過程。有關研究表明：超聲波氧化法處理垃圾滲濾液，氨氮去除率達82%以上，滲濾液可生化性也有顯著提高。

超聲波氧化法雖然具有處理工藝設備簡單、易操作、無二次污染等優點，但也存在氧化降解效果差、超聲能量轉化率與利用率低、處理規模小、處理費用高和處理時間長等缺點。因此，超聲波氧化法時常作為其他氧化劑和處理技術的輔助和強化技術，形成US/O3、US/H2O2、US/UV/TiO2、US/Fenton等組合工藝。晏飛來等人采用超聲波- TiO2光催化工藝處理垃圾滲濾，COD去除率達50%以上，氨氮去除率為75%；潘云霞等人采用超聲波-Fenton工藝處理垃圾滲濾液，色度去除率接近100%，COD去除率達73.5%。

超聲波氧化技術與其他技術聯用時處理效果較好，是一種環境友好型水處理技術，有良好的發展和應用前景。但是超聲波技術處理垃圾滲濾液技術過于單一，對氨氮去除效果很顯著，對COD去除效果則不明顯。因此超聲波氧化技術只能作為預處理，將其應用于高效深度處理還需進一步研究。

電化學氧化法

電化學氧化法因其高效和易操作被認為是污水處理的最有效方法。其原理是在陰極釋放出電子發生還原反應，絕大部分重金屬類污染物質可被去除；在陽極吸收電子發生氧化反應，有機污染物可被氧化降解，氧化反應在溶液體系中也可同時進行。有機污染物電化學氧化機理可分為直接氧化過程和間接氧化過程兩種，不過采用電化學氧化法處理垃圾滲濾液，間接氧化過程是起主要作用。Chiang等人采用電化學氧化法對垃圾滲濾液進行預處理，COD、氨氮去除率分別達90.3%、80.1%。Lei等人將生化后垃圾滲濾液采用電化學氧化法進行深度處理，COD、氨氮、BOD去除率分別達到98.5%、99.9%、99.9%。

電極催化活性和穩定性可通過摻雜其他金屬和非金屬得到加強。Shao等人采用Ti/TiO2-lrO2-RuO2陽極和不銹鋼陰極處理生化后垃圾滲濾液，氨氮被完全去除，垃圾滲濾液可生化性提高到0.30。

電化學氧化法是一種有效的廢水處理技術，可有效去除廢水中COD和NH3-N，且對色度也有很好脫色效果，在其處理過程中不產生二次污染物，并且工藝操作簡便、易于控制、反應條件溫和，兼有凝聚、殺菌燈優點。但是電化學氧化法也存在諸多問題，如：析氧和析氫副反應、能耗大、工藝設備成本高等，從而限制了其在工程上的應用。今后研究應著重新型電極材料及電化學反應器；限制電化學氧化法反應過程中的副反應，增加電流效應，降低能耗，采用電化學氧化法與傳統生物法聯合工藝來降低能耗，促進其在工程上的應用。

現有大量研究結果表明，AOPs能有效地氧化降解垃圾滲濾液中有機污染物并能大幅提高可生化性，可將其作為預處理工藝或深度處理工藝與生化法結合，構成聯合工藝具有處理效果好、工藝設備投資少、處理成本低等特點，具有較好應用前景。但目前AOPs尚不夠十分成熟，需在以下幾方面有待于進一步研究。

1）單一運用AOPs難以徹底去除垃圾滲濾液中有機污染物，且成本較高，與產業化應用還有一定距離。只有更深入地研究AOPs機理，改善其自身存在不足，并與其他傳統處理工藝進行優化組合，取長補短，充分發揮其強氧化降解能力的優勢，是今后研究及應用的主要方向。

2）研究并生產低成本、高效率氧化劑是AOPs實現大規模工業化的基礎。目前氧化劑工業生產不是問題，問題是制造成本偏高，因此研究開發新型氧化劑將會成為今后研究熱點。

3）催化劑在AOPs中起到至關重要作用，在垃圾滲濾液成分復雜系統中要找到催化活性好、化學穩定性強、處理效率高、適用范圍廣、成本低廉催化劑需要進行更深入地研究。

4）開發新型垃圾滲濾液處理工藝是今后AOPs發展趨勢?？山梃b并吸收國外先進污水處理技術，開發投資及運行費用低、管理簡單，并且適合我國國情AOPs處理垃圾滲濾液，這樣才能帶來更多工業效益、環境效益和社會效益。

5）設計開發出更簡易、高效、易操作反應器，促進其更快地應用于實際工程當中，為高效、快速處理垃圾滲濾液提供一個新的途徑。