AOX指标对废水深度处理工艺的挑战
来源： 马鲁铭 铁基催化剂催化臭氧 公众号
数年前，某含溴消毒剂生产厂咨询我：该厂生产废水排放，仅剩AOX指标没能达标，就此他们在工艺末端又使用了氯氧化，该指标仍不见下降。我笑了：“没有上升，就算对你客气了”。说实在的，AOX作为选择控制项目列入城镇污水厂排放标准已经二十几年了，并没有引起水处理工程界的足够重视。近年来形势不同了，AOX至少列入了五个行业标准；企业在达标情况下，地方政府还希望能够持续减排。去年滨江一著名造纸厂询问我：他们厂在AOX浓度达标基础上，希望AOX排放总量再消减80%，问有无办法。我略加思索，摇了摇头。
AOX — 可吸附有机卤化物，它是一类物质总称，而不是单一化学物质。这也是处理难点之一，譬如使用化学氧化，若是二氯甲烷、氯苯等物质，氧化过程中只要再加一个官能团 -OH，这个污染物自然就没了。但对于AOX指标，丝毫没有降低。大量研究表明：通过化学氧化方法，使有机物脱氯，非常困难。
有机物脱氯，是我们课题组二十年前主攻方向，但目标并不是为了消减AOX，而是为了消减其毒性。工程中作为生物法前端的预处理，而不是深度处理。脱氯，从氧化还原反应角度，是一还原过程：共价态的氯得电子生成氯离子。所以我们把双金属脱氯方法称之为“催化还原”。这种工艺需投放大量零价铁，形成Fe(II)物质，还会大幅度降解溶解氧，由此常造成出水COD指标上升（见“关于COD意义的思考”）。尽管催化还原工艺对很多氯代有机物很难完全脱氯，但对于改善高浓度工业废水可生化性十分有效。因此，一般情况下“催化还原”工艺并不适用于深度处理。
这几年，我在学习高级氧化方法，知道了：•OH、O2－•、1O2，即：羟基自由基、超氧阴离子自由基、单线态氧，有时统称为：活性物种。它们是非稳态物质，在水中寿命极短，•OH为纳秒(ns)级、O2－•和1O2 为微秒级(μs)。这就说明它们的化学活性非常高；简单理解为：使电子回到常规轨道，成为稳态物质的趋势很强。发现自由基反应始于有机化学学科：两个有机物自由基（寿命可达秒级）可以链接，生成大分子有机物。近年来，自由基研究在医学和环境科学领域比较活跃。废水的高级氧化工艺，定义为由•OH主导的有机物的氧化，其特点为链式降解反应；学术界主流观点：众多自由基中只有•OH对有机物氧化起显著作用。但自由基形成时，多种自由基相互快速转化，如：•OH与O2－•，因此研究中也不能忽视其它自由基的作用。
近年来，不少学者发现了O2－•脱氯功能，同时明确该过程属还原脱氯机制；1O2对某些氯代有机物的去除，也产生一定作用。我们课题组樊金红老师指导的硕士生发现了光催化条件下，O2－•对硝基有机物的还原作用，以及1O2对酚类有机物的聚合作用。这些都说明，除高级氧化外，自由基很可能也会形成还原机制，我们可以打开脑洞，称之为“高级还原”。与一般化学还原法区别在于：不投加还原剂、无残留风险，避免了影响出水COD上升。
上述不仅仅是设想，一次技术交流会后的对话让我印象深刻。一工程师找我商榷：我们厂的“高级氧化”，就是脱氯效果很好。我追问：何种废水、具体是何工艺？他告诉我：废水含高浓度氯代物（生产母液）；他们投加了大量的H2O2、FeSO4，调pH值至弱碱性，加热；并强调紫外照射提高脱氯效率显著。我赶紧问他：有无铁泥、什么颜色。他告诉我：大量铁泥，呈墨绿色。我瞬时明白了，这是还原环境，脱氯就不足为奇了。但从投加H2O2、紫外照射等条件分析，活性物种（O2－•）参与还原的可能性很大。尽管不是深度处理工艺，仍可能是“高级还原”机制。
