摘要

高鹽廢水來源廣泛、成分復雜，傳統處理技術面臨效率低、成本高、易產生二次污染等挑戰。本文重點探討紫外氧化（UV/O?）和紫外高級氧化（UV-AOPs）技術在高鹽廢水處理中的原理、工藝優化及應用效果。研究表明，通過合理控制紫外光強度、氧化劑投加量、pH值等關鍵參數，可有效提升高鹽廢水中有機物的降解效率，實現COD、氨氮、色度等指標的深度去除，為高鹽廢水的達標排放或資源化利用提供可行路徑。

關鍵詞

高鹽廢水；紫外光催化氧化；紫外高級氧化；有機物降解；處理效率; 蘇州一清環保紫外高級氧化設備

1. 引言

高鹽廢水通常指含鹽量（以NaCl計）超過1%的工業廢水，廣泛來源于石油化工、煤化工、印染、制藥、海水淡化等行業。此類廢水中不僅含有高濃度的無機鹽，還常伴隨大量難降解有機物（如酚類、雜環化合物、染料中間體等）、重金屬離子及有毒有害物質，若直接排放，將對土壤、地下水及水生生態系統造成嚴重破壞。

隨著環保法規日益嚴格，高鹽廢水的處理已成為工業廢水治理領域的重點和難點。傳統處理技術如蒸發濃縮、離子交換、膜分離等，雖能有效脫鹽，但對有機物的去除效果有限，且存在能耗高、易結垢堵塞等問題；生物處理技術因高鹽環境對微生物的抑制作用，難以穩定運行。因此，開發高效、經濟、環境友好的高鹽廢水處理技術具有重要的現實意義。

紫外氧化及紫外高級氧化技術作為高級氧化技術（AOPs）的重要分支，以其反應速率快、氧化能力強、無二次污染等優勢，在難降解廢水處理中得到廣泛關注。本文將系統分析該類技術在高鹽廢水處理中的作用機制、影響因素及應用效果，為實際工程應用提供理論支撐。

2. 紫外氧化與紫外高級氧化技術原理

2.1 紫外氧化（UV/O?）技術原理

紫外氧化技術通過紫外光（UV）與臭氧（O?）協同作用產生強氧化性物質，實現有機物的降解。其核心反應機制包括：

- 直接氧化：臭氧分子直接攻擊有機物分子中的不飽和鍵（如雙鍵、三鍵）或取代基，發生親電加成或取代反應，將大分子有機物分解為小分子中間產物。

- 間接氧化：紫外光（尤其是200-300nm波長）可激活臭氧分子，使其分解產生羥基自由基（·OH），反應式為：O? + UV → O? + O(1D)；O(1D) + H?O → 2·OH。羥基自由基的氧化電位高達2.8V，具有無選擇性、反應速率快的特點，可快速降解廢水中的各類有機物，最終將其礦化為CO?、H?O及無機鹽。

2.2 紫外高級氧化（UV-AOPs）技術原理

紫外高級氧化技術是在紫外氧化基礎上，通過添加過氧化氫（H?O?）、過硫酸鹽（PS）、亞鐵離子（Fe2?）等氧化劑或催化劑，強化羥基自由基、硫酸根自由基（SO?·?）等活性物種的生成，進一步提升氧化效率。常見的UV-AOPs體系包括：

- UV/H?O?體系：紫外光照射可促使H?O?分解產生·OH，反應式為：H?O? + UV → 2·OH。該體系操作簡單，H?O?易于儲存和投加，在高鹽廢水處理中應用廣泛。

- UV/PS體系：紫外光可激活過硫酸鹽（如Na?S?O?）產生SO?·?，反應式為：S?O?2? + UV → 2SO?·?。硫酸根自由基的氧化電位（2.5-3.1V）與·OH相近，且在高鹽環境中穩定性更強，受Cl?、HCO??等陰離子的干擾較小，更適用于高鹽廢水處理。

- UV/Fenton體系：在UV/H?O?體系中加入Fe2?，可通過Fenton反應（Fe2? + H?O? → Fe3? + ·OH + OH?）及紫外光對Fe3?的還原作用（Fe3? + H?O + UV → Fe2? + ·OH + H?），形成Fe2?的循環再生，持續產生·OH，提升氧化效率。

3. 高鹽廢水處理中的關鍵影響因素

高鹽廢水的特殊性（高離子強度、復雜有機物組成）使得紫外氧化及紫外高級氧化技術的處理效果受多種因素影響，需針對性優化工藝參數。

3.1 紫外光參數

- 波長：不同波長的紫外光對氧化劑的激活效率不同。實際應用中需根據廢水水質及處理目標選擇合適的紫外光源。

- 強度與照射時間：紫外光強度越大、照射時間越長，氧化劑的激活效率及活性物種的生成量越多，有機物降解率越高。但過高的強度和過長的時間會導致能耗增加，需通過實驗確定最佳操作區間。

3.2 氧化劑投加量

- 臭氧投加量：在一定范圍內，臭氧投加量增加可提升·OH的生成量，加速有機物降解。但過量投加會導致臭氧利用率下降，且可能產生溴酸鹽等副產物（當廢水中含溴離子時）。

- 過氧化氫/過硫酸鹽投加量：H?O?或PS的投加量存在最佳值，過低則·OH或SO?·?生成不足，過高則會發生自由基猝滅反應（如·OH + H?O? → HO?· + H?O），反而降低氧化效率。

3.3 廢水水質參數

- pH值：pH值影響活性物種的存在形態及氧化能力。例如，在UV/O?體系中，堿性條件下O?的分解速率加快，·OH生成量增加；而在UV/Fenton體系中，pH值需控制在3-4之間，以保證Fe2?的溶解度及·OH的穩定性。

- 鹽濃度及離子組成：高濃度的Cl?、HCO??、CO?2?等陰離子可能與·OH發生反應，消耗活性物種，降低氧化效率。例如，Cl?可與·OH反應生成Cl·、ClO·等氧化性較弱的自由基；HCO??/CO?2?則是·OH的有效猝滅劑。但在UV/PS體系中，Cl?可被SO?·?氧化生成Cl?·?等自由基，反而可能提升對某些有機物的降解效果，需根據具體水質評估鹽離子的影響。

- 有機物濃度與種類：高濃度的有機物會競爭消耗活性物種，導致處理效率下降。此外，不同結構的有機物對紫外光的吸收能力及與活性物種的反應速率不同，難降解有機物（如多環芳烴、雜環化合物）需更長的反應時間或更高的氧化強度。

3.4 反應溫度

溫度升高可加快反應速率，提升有機物降解效率。但過高的溫度會導致氧化劑（如H?O?）分解過快，且增加能耗。通常，反應溫度控制在20-40℃較為適宜。

4. 處理效果及預期目標

通過優化上述工藝參數，紫外氧化及紫外高級氧化技術在高鹽廢水處理中可實現顯著的處理效果，達到預期的水質凈化目標。

4.1 有機物降解效果

- COD去除率：針對COD濃度為1000-50000mg/L的高鹽廢水，采用UV-AOPs技術（如UV/PS、UV/H2O2）處理后，COD去除率可達60%-90%，具體取決于有機物的可降解性及工藝參數。例如，處理煤化工高鹽廢水時，UV/PS體系在PS投加量為2g/L，COD去除率可達85%以上。

- 特定有機物去除：對酚類、苯胺類、染料等難降解有機物，紫外高級氧化技術可實現高效降解。例如，處理印染高鹽廢水時，UV/H2O2體系可將色度去除率提升至95%以上，同時將染料分子分解為小分子有機物，降低生物毒性。

4.2 氨氮及其他污染物去除

- 氨氮去除：紫外氧化技術可通過·OH的強氧化性將氨氮氧化為NO??、NO??等，再結合后續處理（如脫氮工藝）實現氨氮的深度去除。在UV/O?/H?O?協同體系中，氨氮去除率可達70%-80%。

- 重金屬離子去除：部分重金屬離子（如Cr??）可被紫外光激活的還原劑（如有機物降解中間產物）還原為低毒性的Cr3?，再通過沉淀作用去除。

4.3 可生化性提升

高鹽廢水的B/C比通常較低（<0.3），難以直接進行生物處理。紫外氧化及紫外高級氧化技術可將大分子、難降解有機物分解為小分子有機酸、醇類等易生物降解物質，顯著提升廢水的可生化性。例如，處理制藥高鹽廢水后，B/C比可從0.2提升至0.5以上，為后續生物處理創造條件。

4.4 處理成本與經濟性

紫外氧化及紫外高級氧化技術的處理成本主要包括能耗、氧化劑消耗及設備維護費用。與傳統蒸發濃縮、膜分離技術相比，其能耗較低；與活性炭吸附等技術相比，無需頻繁更換吸附劑，運行成本更穩定。通過工藝優化（如組合工藝、余熱回收），可進一步降低處理成本，使其在高鹽廢水處理中具備經濟可行性。

5. 工程應用案例

5.1 印染高鹽廢水處理

某高鹽廢水含鹽量為5%-7%，COD濃度為2000-3000mg/L，色度>1000倍。采用“UV/H2O2氧化 + 膜分離”工藝處理：

- UV/H2O2氧化階段：紫外照射時間為60min，色度去除率達98%，COD去除率達60%，廢水可生化性顯著提升。

- 膜分離階段：采用納濾膜脫鹽，出水含鹽量<0.5%，COD<100mg/L，可回用于生產車間，實現廢水資源化利用。

紫外催化氧化及紫外高級氧化技術憑借其強氧化性、高反應速率及無二次污染等優勢，在高鹽廢水處理中具有顯著的技術優勢。通過合理優化紫外光參數、氧化劑投加量、pH值等關鍵工藝參數，可有效克服高鹽環境的不利影響，實現廢水中有機物的深度降解及水質指標的達標。結合工程應用案例可知，該類技術可與其他處理技術協同作用，為高鹽廢水的達標排放或資源化利用提供可行方案。盡管目前仍面臨一些技術挑戰，但隨著工藝優化及設備研發的不斷推進，紫外催化氧化及紫外高級氧化技術必將在高鹽廢水處理領域發揮更加重要的作用。