Demir ve çelik endüstrisinin hızlı gelişimi, büyük miktarda arıtılması zor endüstriyel atık su, özellikle de çok miktarda toksik, zararlı ve ayrıştırılması zor, yüksek konsantrasyonlu organik madde içeren kok atıksuyu üretmiştir. Karmaşık bileşim ve su kalitesi ve hacminde büyük değişiklikler özelliklerine sahiptir. Kok atık sularının arıtılması, insanların giderek daha fazla endişe duymasına neden oluyor. Dikkat et. Şu anda, kok atık sularının arıtılması esas olarak geleneksel biyolojik arıtma yöntemleri, flokülasyon ve pıhtılaşma yöntemleri ve adsorpsiyon yöntemleridir. Kok atıksuyunun biyolojik olarak parçalanabilirliği zayıftır ve biyokimyasal arıtmadan önce büyük miktarda seyreltilmesi gerekir. Ayrıca, biyokimyasal atık COD (kimyasal oksijen ihtiyacı) ve amonyak azot içeriğinin aynı anda standardı karşılaması zor olduktan sonra, daha fazla arıtılması gerekir. Ancak bazı gelişmiş arıtma teknolojilerinin işleme maliyetleri yüksektir ve bazı toksik ve zararlı maddeleri tamamen ayrıştırmak zordur ve ikincil kirliliğe eğilimlidirler. Kok atıksu arıtımının mevcut durumuna dayanarak, verimli ve çevre dostu arıtma teknolojilerini incelemek çok gereklidir.
Gelişmiş Oksidasyon Prosesi (AOP'ler), organik kirletici moleküllere saldırmak ve nihayetinde organik kirleticileri CO2, H2O ve diğer toksik olmayanlara oksitlemek için reaksiyon sisteminde üretilen son derece aktif hidroksil radikallerini (·OH) kullanır. kolay ve verimli atık su arıtma teknolojisi. Şu anda, ileri oksidasyon teknolojileri temel olarak kimyasal oksidasyon, fotokimyasal oksidasyon, fotokatalitik oksidasyon, ıslak katalitik oksidasyon vb. içerir. AOP'ler güçlü oksidasyon ve çalışma koşullarının kolay kontrolü gibi avantajlara sahip olduklarından, son yıllarda giderek daha fazla dikkat çekmişlerdir.
▶Kimyasal oksidasyon
Bu yöntem, sıvı veya gaz halindeki inorganik veya organik maddeleri hafif zehirli veya toksik olmayan maddelere dönüştürmek veya kolayca ayrılabilir formlara dönüştürmek için kimyasal oksitleyiciler kullanır. Su arıtma alanında yaygın olarak kullanılan oksitleyiciler ozon, hidrojen peroksit, potasyum permanganat ve benzerleridir. Fenol atıksu arıtma prosesinde ozon ve hidrojen peroksit uygulaması en yaygın olanıdır.
Şu anda dünyada birçok ülke dezenfeksiyon için ozon kullanmış, özellikle Avrupa'da ozon su tesislerinde su arıtımında kullanılmaktadır. Geniş bir yüzey alanına sahip aktif karbon gibi ozon oksidasyon sistemine katı katalizörler ekleyin. Ozon ve aktif karbon aynı anda katalitik bir rol oynamak için kullanılır ve ozon oksidasyonundan sonra küçük moleküllü ürünleri absorbe edebilir. İkisi birlikte çözeltideki OH-'yi arttırır. Daha fazla hidroksil radikali üretmek için sinerjik bir etkiye sahiptir.
Hidrojen peroksit güçlü bir oksitleyicidir. Alkali bir çözeltide hızlı bir oksidasyon reaksiyonuna sahiptir ve reaksiyon çözeltisine safsızlık iyonları getirmez. Bu nedenle, çeşitli organik veya inorganik kirleticilerin arıtılmasında iyi kullanılmaktadır. Hidrojen peroksit, endüstriyel atık sularda KOİ'yi gidermek için uzun süredir kullanılmaktadır. Atıksuyu arıtmak için kimyasal oksidasyon kullanmanın fiyatı sıradan fiziksel ve biyolojik yöntemlerden daha yüksek olmasına rağmen, bu yöntemin toksik gibi diğer arıtma yöntemleriyle yeri doldurulamaz etkileri vardır. Tehlikeli veya biyolojik olarak parçalanamayan atık suyun ön sindirimi, yüksek konsantrasyonlu/düşük akışlı atık suyun ön arıtımı vb. Yüksek konsantrasyonlu kararlı refrakter bileşikleri parçalamak için tek başına hidrojen peroksit kullanmanın etkisi iyi değildir. Geçiş metal tuzları kullanılarak geliştirilebilir. En yaygın yöntem, aktive etmek için demir tuzları kullanmaktır.
▶Fenton's reaktif yöntemi.
Çözünür demir tuzu ve belirli bir oranda karıştırılmış hidrojen peroksitten oluşan Fenton reaktifi birçok organik molekülü oksitleyebilir ve sistem yüksek sıcaklık ve yüksek basınç gerektirmez. Reaktifteki Fe2+, hidrojen peroksitin ayrışmasını başlatabilir ve destekleyebilir, böylece hidroksil radikalleri üretebilir. Fenton, klorofenol, klorobenzen ve nitrofenol gibi bazı toksik ve zararlı maddeler de Fenton'un reaktifi ve Fenton benzeri reaktif tarafından oksitlenebilir.
Hidrojen peroksit ve ozon kombinasyonu ve hidrojen peroksit ve ultraviyole kombinasyonuna Fenton benzeri teknoloji denir ve prensibi temelde Fenton teknolojisi ile aynıdır.
▶fotokimyasal oksidasyon
Bu yöntem, ışığın etkisi altında gerçekleştirilen kimyasal bir reaksiyondur. Moleküllerin belirli bir dalga boyundaki elektromanyetik radyasyonu emmesi ve moleküler uyarılmış bir durum üretmek için uyarılması ve daha sonra kimyasal olarak başka bir kararlı duruma geçmesi veya bir termal reaksiyonu başlatan bir ara ürün haline gelmesi gerekir. Basit ultraviyole ışık radyasyonunun bozunma etkisi zayıftır. Ultraviyole ışık oksidasyon yöntemine uygun miktarda oksidan (H2O2, O3, vb.) dahil ederek, atık su arıtma etkisi önemli ölçüde optimize edilebilir ve bozunma hızı hızlandırılabilir. Organik maddenin fotodegradasyonunun iki yolu vardır: direkt fotodegradasyon ve indirekt fotodegradasyon. İlki, ışık enerjisini emdikten sonra organik madde moleküllerinin çevredeki maddelerle doğrudan reaksiyonunu ifade eder; ikincisi, organik ortamda bulunan belirli maddeleri ifade eder. Işık enerjisini uyarılmış bir duruma emme ve ardından organik madde ve kirleticilerin reaksiyonunu başlatma süreci. Bunlar arasında organik maddenin dolaylı ışık bozulması daha önemlidir.
Fotokimyasal oksidasyon yönteminde kullanılabilecek dalga boyu aralığı 200nm~700nm, yani ultraviyole ışık ve görünür ışık aralığıdır. Fotokimyasal oksidasyonun hava kirliliği kontrolü ve atık su arıtımında uygulamaları vardır. Oksitleyici tiplerine göre UV/O3, UV/H2O2, UV/Fenton ve diğer sistemlere ayrılabilir. Sistemden bağımsız olarak, fotokimyasal reaksiyonlar genellikle hidroksil radikalleri üreterek organikleri bozar.
Örneğin, UV/O3 sisteminde, sıvı fazlı ozon, ultraviyole radyasyon altında hidroksil radikalleri üretmek için ayrışır ve ultraviyole absorpsiyon oranı, çoğu organik maddeyi CO2 ve suya oksitleyebilen 253.7nm'de maksimuma ulaşır ve kullanılır. endüstriyel atık sudaki demiri arıtmak için. Siyanat, organik bileşikler, azot bazlı asitler, alkoller, pestisitler, azot, kükürt veya fosfor içeren organik bileşikler ve klorlu organikler ve diğer kirleticiler.
▶fotokatalitik oksidasyon
Bu yöntemde, bir fotokatalist (fotokatalist olarak da adlandırılır), belirli bir dalga boyuna sahip bir ışık kaynağının ışıması altında katalitik bir etki üretir, böylece çevredeki su molekülleri ve oksijen son derece aktif ·OH- ve ·O2 serbest iyonu oluşturmak üzere uyarılır. gruplar. Fotokatalitik oksidasyon teknolojisi, TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 ve Fe3O4 gibi katalizörleri kullanır.
TiO2 en yaygın kullanılan katalizördür. Fotokatalitik reaksiyonda, TiO2'nin fotokatalitik aktivitesi esas olarak kristal faz, tane boyutu ve spesifik yüzey alanından etkilenir. Kristal faz belirlendiğinde, kristal tane boyutu ve spesifik yüzey alanı TiO2'nin fotokatalizinde önemli faktörler haline gelir. Parçacık boyutu ne kadar küçükse, fotojenere edilmiş elektronların ve deliklerin difüzyon süresi o kadar kısa ve spesifik yüzey alanı ne kadar büyük olursa, sudaki kirliliği emmek o kadar etkili olur. Fotokatalitik performansı artıran madde. Katalizör partikül boyutu nanometre seviyesine ulaştığında, mevcut katalizör araştırmalarının önemli bir yönü olan ışık absorpsiyon oranını ve kullanım oranını iyileştirmek için bir kuantum etkisi de üretebilir.
Fotokatalitik oksidasyon, toksik olmayan ve basit çalışma koşulları özelliklerine sahiptir. Ultraviyole ışık, simüle edilmiş güneş ışığı ve güneş ışığı ışık kaynakları olarak kullanılabilir ve doğal koşullar (hava gibi) katalitik hızlandırıcılar olarak kullanılabilir. Yüksek aktiviteye, iyi stabiliteye sahiptir ve organik hale getirebilir Kirleticiler tamamen bozunur ve ikincil kirlilik yoktur. Son yıllarda, çeşitli kirleticileri ayrıştırmak için doğal ışıktan tam olarak yararlanmak için, insanlar katalitik aktiviteyi iyileştirmek ve katalizörlerin yüzey modifikasyonu olarak da bilinen uyarma ışığının dalga boyu aralığını genişletmek için çok çalışma yaptılar. TiO2'nin geçiş metali katkısı, değerli metalleri biriktirerek yeni değiştirilmiş enerji seviyeleri oluşturabilir ve böylece fototepki aralığını genişletebilir. Fotosensitizasyon gibi modifikasyon tedavileri fotokatalitik performansı iyileştirebilir.
Fotokatalitik oksidasyonun uygulama alanları, esas olarak, boya atık sularının, yüksek konsantrasyonlu organik atık suların arıtılmasını ve içme suyunun ileri arıtma aşamasında bozunması zor mikro kirleticilerin giderilmesini içerir. Normal şartlar altında, TiO2 fotokatalitik oksidasyonu sadece ultraviyole ışığın dalga boyu aralığında gerçekleştirilebilir, bu da fotokatalitik teknolojinin yaygınlaşmasını ve uygulanmasını sınırlar. Ek olarak, fotokatalitik oksidasyon reaktörlerinin gelişimi hala olgunlaşmamıştır ve büyük ölçekli işleme elde etmek zordur.
▶ıslak oksidasyon
Bu yöntem, atık sudaki organik maddeleri yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında karbondioksit ve suya oksitlemek için oksidanları kullanan ve böylece kirleticileri ortadan kaldıran gelişmiş bir oksidasyon yöntemidir. Yöntem, geniş bir uygulama aralığı, yüksek arıtma verimliliği, az sayıda ikincil kirlilik, hızlı oksidasyon oranı ve geri kazanılabilir enerji ve faydalı malzeme özelliklerine sahiptir. Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri'nde, bu tür bir yöntem mühendislikte uygulanmıştır, en son teknolojidir ve geniş gelişme beklentileri vardır. Bununla birlikte, bu yöntemin de bir sorunu vardır, yani ıslak oksidasyonun genellikle yüksek sıcaklık ve yüksek basınç koşulları altında gerçekleştirilmesi gerekir. Ara ürün genellikle yüksek ekipman malzemeleri, pahalı katalizörler gerektiren ve yalnızca küçük akışlı ve yüksek konsantrasyonlu atık su için uygun olan organik asittir...
Islak oksidasyon yöntemleri iki tip içerir: kritik altı su oksidasyonu ve süper kritik su oksidasyonu. Süper kritik su oksidasyon teknolojisi, süper kritik koşullar altında organik kirleticileri arıtmak için suyun oksitlendiği yeni ve yüksek verimli atık arıtma teknolojisini ifade eder. Belirli bir sıcaklık ve basınç altında, hemen hemen tüm organik maddeler kısa sürede tamamen oksitlenebilir ve bozunabilir, bu da atıksu arıtma süresini büyük ölçüde kısaltır. Arıtma cihazı tamamen kapalıdır, bu da yerden tasarruf sağlar ve ikincil kirlilik içermez.
Süper kritik suda, tuzun çözünürlüğü önemli ölçüde azalırken, organik maddelerin çözünürlüğü önemli ölçüde artar. Örneğin benzen, heksan, N2, O2 vb. suyla tamamen karışabilir ve yoğunluk, viskozite ve difüzyon katsayısında değişikliklere neden olabilir. Yoğunluk arttıkça difüzyon katsayısı azalır. Islak oksidasyon teknolojisi daha yüksek sıcaklık ve basınç kullandığından, suyun yoğunluğu azalır, difüzyon katsayısı büyür ve kütle aktarım hızı keskin bir şekilde artar.
Islak oksidasyonun uygulama alanları esas olarak pestisit atıksu arıtımı, fenol atıksu arıtımı, baskı ve boyama atıksuları ve çamur arıtımı vb. içerir. Yukarıda belirtilen atık su, ıslak oksidasyon ile arıtıldıktan sonra, toksisite büyük ölçüde azalır ve biyolojik olarak parçalanabilirlik de iyileştirilir. Biyokimyasal arıtma yardımı ile atık suyun deşarjı sağlanabilir.
Gelişmiş oksidasyon teknolojisi, organik kirleticileri karbon dioksit ve suya mineralize edebilir. Çevre dostu bir işlemdir, ancak kirleticileri bozundururken yüksek işleme maliyeti bir&"darboğaz&kotudur; tanıtımını kısıtlamak. Çin'de' gerçek su arıtımında uygulanan Fenton yöntemi ve ozon oksidasyon teknolojisi gibi birkaçı dışında, geri kalanı çoğunlukla laboratuvar araştırması veya küçük ölçekli test aşamasındadır. Ancak ileri oksidasyon teknolojisinin yüksek yatırım ve arıtma maliyeti, ciddi ekipman korozyonu ve az miktarda arıtılmış su dezavantajlarını çözerek, gerçek endüstrideki uygulaması hızlandırılabilir. İleri oksidasyon teknolojisinin gelişim yönü şu şekilde özetlenebilir:
Birincisi, fotokatalitik oksidasyon teknolojisi ve ozon oksidasyon teknolojisi gibi bazı teknolojilerin atık suyun biyolojik olarak bozunabilirliğini iyileştirebilmesidir, ancak kok atık sularını ayrı olarak arıtmak zor ve maliyetlidir. Kok atık sularının biyolojik toksisitesini azaltmak ve biyolojik olarak parçalanabilirliği artırmak için biyokimyasal teknoloji ile birleştirilebilir. , Ve sonra tedavi için düşük tüketimli ve yüksek verimli biyokimyasal yöntemler kullanın.
İkincisi, ıslak katalitik oksidasyon ve süper kritik su oksidasyonu gibi teknolojilerin yüksek ekipman gereksinimleri ve yüksek işleme maliyetleri vardır. Reaktör malzemeleri ve düşük maliyetli katalizörler için özel araştırma ve geliştirme yapılabilir. Koklaşma atıksuyunun arıtılmasında, kalan amonyak gibi arıtılması zor atıksuyun diğer atıksularla karıştırılmaması, atıksu miktarını arttırmaması ve daha sonra arıtma için yukarıda belirtilen gelişmiş oksidanları kullanması gerekir.
Üçüncüsü, basit bir yapıya, yüksek verimliliğe, doğal ışığa ve uzun süreli kararlı çalışmaya sahip bir reaktör tasarlamak, fotokimyasal oksidasyon ve fotokatalitik oksidasyon teknolojisinin arıtma verimliliğini artırmak ve onu pıhtılaşma, adsorpsiyon ve diğer teknolojilerle birleştirmektir.