AOX指標對廢水深度處理工藝的挑戰(zhàn)
來源： 馬魯銘 鐵基催化劑催化臭氧 公眾號
數(shù)年前，某含溴消毒劑生產(chǎn)廠咨詢我：該廠生產(chǎn)廢水排放，僅剩AOX指標沒能達標，就此他們在工藝末端又使用了氯氧化，該指標仍不見下降。我笑了：“沒有上升，就算對你客氣了”。說實在的，AOX作為選擇控制項目列入城鎮(zhèn)污水廠排放標準已經(jīng)二十幾年了，并沒有引起水處理工程界的足夠重視。近年來形勢不同了，AOX至少列入了五個行業(yè)標準；企業(yè)在達標情況下，地方政府還希望能夠持續(xù)減排。去年濱江一著名造紙廠詢問我：他們廠在AOX濃度達標基礎上，希望AOX排放總量再消減80%，問有無辦法。我略加思索，搖了搖頭。
AOX — 可吸附有機鹵化物，它是一類物質總稱，而不是單一化學物質。這也是處理難點之一，譬如使用化學氧化，若是二氯甲烷、氯苯等物質，氧化過程中只要再加一個官能團 -OH，這個污染物自然就沒了。但對于AOX指標，絲毫沒有降低。大量研究表明：通過化學氧化方法，使有機物脫氯，非常困難。
有機物脫氯，是我們課題組二十年前主攻方向，但目標并不是為了消減AOX，而是為了消減其毒性。工程中作為生物法前端的預處理，而不是深度處理。脫氯，從氧化還原反應角度，是一還原過程：共價態(tài)的氯得電子生成氯離子。所以我們把雙金屬脫氯方法稱之為“催化還原”。這種工藝需投放大量零價鐵，形成Fe(II)物質，還會大幅度降解溶解氧，由此常造成出水COD指標上升（見“關于COD意義的思考”）。盡管催化還原工藝對很多氯代有機物很難完全脫氯，但對于改善高濃度工業(yè)廢水可生化性十分有效。因此，一般情況下“催化還原”工藝并不適用于深度處理。
這幾年，我在學習高級氧化方法，知道了：•OH、O2－•、1O2，即：羥基自由基、超氧陰離子自由基、單線態(tài)氧，有時統(tǒng)稱為：活性物種。它們是非穩(wěn)態(tài)物質，在水中壽命極短，•OH為納秒(ns)級、O2－•和1O2 為微秒級(μs)。這就說明它們的化學活性非常高；簡單理解為：使電子回到常規(guī)軌道，成為穩(wěn)態(tài)物質的趨勢很強。發(fā)現(xiàn)自由基反應始于有機化學學科：兩個有機物自由基（壽命可達秒級）可以鏈接，生成大分子有機物。近年來，自由基研究在醫(yī)學和環(huán)境科學領域比較活躍。廢水的高級氧化工藝，定義為由•OH主導的有機物的氧化，其特點為鏈式降解反應；學術界主流觀點：眾多自由基中只有•OH對有機物氧化起顯著作用。但自由基形成時，多種自由基相互快速轉化，如：•OH與O2－•，因此研究中也不能忽視其它自由基的作用。
近年來，不少學者發(fā)現(xiàn)了O2－•脫氯功能，同時明確該過程屬還原脫氯機制；1O2對某些氯代有機物的去除，也產(chǎn)生一定作用。我們課題組樊金紅老師指導的碩士生發(fā)現(xiàn)了光催化條件下，O2－•對硝基有機物的還原作用，以及1O2對酚類有機物的聚合作用。這些都說明，除高級氧化外，自由基很可能也會形成還原機制，我們可以打開腦洞，稱之為“高級還原”。與一般化學還原法區(qū)別在于：不投加還原劑、無殘留風險，避免了影響出水COD上升。
上述不僅僅是設想，一次技術交流會后的對話讓我印象深刻。一工程師找我商榷：我們廠的“高級氧化”，就是脫氯效果很好。我追問：何種廢水、具體是何工藝？他告訴我：廢水含高濃度氯代物（生產(chǎn)母液）；他們投加了大量的H2O2、FeSO4，調pH值至弱堿性，加熱；并強調紫外照射提高脫氯效率顯著。我趕緊問他：有無鐵泥、什么顏色。他告訴我：大量鐵泥，呈墨綠色。我瞬時明白了，這是還原環(huán)境，脫氯就不足為奇了。但從投加H2O2、紫外照射等條件分析，活性物種（O2－•）參與還原的可能性很大。盡管不是深度處理工藝，仍可能是“高級還原”機制。
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