化学需氧量(COD)是衡量水体受有机物污染程度的关键指标。当水体COD值过高时,表明其有机污染物浓度已对生态环境构成威胁。为了有效降低COD,恢复水体的健康状态,化学处理方法因其效率高、反应速度快、操作相对简便而成为重要技术手段。其主要原理是通过投加化学药剂,通过氧化、凝聚、中和等反应,将水中溶解性的有机物质转化为无害物质或易于分离的形态,从而达到净化目的。 在众多化学方法中,化学氧化法是应用最广泛且最直接的手段之一。该方法的核心是向污水中投加强氧化剂,利用其强大的氧化能力,将复杂的有机大分子直接分解为小分子有机物,或最终矿化为二氧化碳和水,从而彻底降低COD。常用的氧化剂包括芬顿试剂、臭氧、高锰酸钾和氯系氧化剂等。其中,芬顿试剂(由过氧化氢与亚铁离子构成)在酸性条件下能产生具有极强氧化能力的羟基自由基,几乎可以无选择地降解大多数难生物降解的有机物,尤其适用于处理化工、制药等行业的高浓度、毒性有机废水。臭氧氧化法则凭借其强大的氧化性和不产生二次污泥的优点,在深度处理和饮用水净化中备受青睐。然而,氧化法的缺点是药剂成本较高,且可能产生副产物,因此常作为生化处理后的深度处理单元或预处理单元。 另一大类重要的方法是化学混凝法。这种方法并非直接降解有机物,而是通过投加混凝剂(如硫酸铝、聚合氯化铝PAC、三氯化铁等)和助凝剂,中和水中胶体颗粒和部分溶解性有机物的表面电荷,使其脱稳,并凝聚成较大的絮状矾花。这些矾花在沉降过程中,能够网捕、吸附水中的胶体、悬浮物以及一些大分子的溶解性有机物,最终通过沉淀、气浮或过滤等物理分离手段将这些物质从水中去除,从而间接降低了水体的COD。混凝法特别适用于处理富含胶体、悬浮物和疏水性有机物的废水,如印染废水、造纸废水和部分食品加工废水。其优点是处理量大、成本相对较低、效果显着;缺点是对水溶性小分子有机物的去除效果有限,且会产生大量需要进一步处置的化学污泥。 此外,电化学法作为一种新兴的高级氧化技术,也展现出巨大潜力。该方法通过在电极上施加电流,直接在电极表面或溶液中产生羟基自由基等强氧化剂来降解有机物,同时兼具电混凝、电气浮等作用。整个过程无需投加大量化学药剂,自动化程度高,避免了二次污染,特别适合处理高盐分、难生物降解的工业废水。但其设备投资和运行电耗是目前限制其大规模应用的主要因素。 需要强调的是,化学方法虽然高效快速,但往往存在处理成本高、可能产生化学污泥或副产物等局限性。在实际的水处理工程中,通常不会单独依赖某一种化学方法,而是采用组合工艺。例如,先利用混凝法去除大部分悬浮和胶体态COD,再采用生化法处理可生物降解的溶解性有机物,最后对于难降解的COD,则采用高级氧化技术进行“抛光”处理,以确保出水稳定达标。 降低水中COD的化学方法多样且各具特色。选择何种方法取决于废水的具体水质、处理目标、运行成本及环境效益的综合考量。科学地运用这些化学手段,是打赢水污染防治攻坚战,实现绿水青山目标的重要技术保障。
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