摘要
高盐废水来源广泛、成分复杂，传统处理技术面临效率低、成本高、易产生二次污染等挑战。本文重点探讨紫外氧化（UV/O₃）和紫外高级氧化（UV-AOPs）技术在高盐废水处理中的原理、工艺优化及应用效果。研究表明，通过合理控制紫外光强度、氧化剂投加量、pH值等关键参数，可有效提升高盐废水中有机物的降解效率，实现COD、氨氮、色度等指标的深度去除，为高盐废水的达标排放或资源化利用提供可行路径。
关键词
高盐废水；紫外光催化氧化；紫外高级氧化；有机物降解；处理效率; 苏州一清环保紫外高级氧化设备
1. 引言
高盐废水通常指含盐量（以NaCl计）超过1%的工业废水，广泛来源于石油化工、煤化工、印染、制药、海水淡化等行业。此类废水中不仅含有高浓度的无机盐，还常伴随大量难降解有机物（如酚类、杂环化合物、染料中间体等）、重金属离子及有毒有害物质，若直接排放，将对土壤、地下水及水生生态系统造成严重破坏。
随着环保法规日益严格，高盐废水的处理已成为工业废水治理领域的重点和难点。传统处理技术如蒸发浓缩、离子交换、膜分离等，虽能有效脱盐，但对有机物的去除效果有限，且存在能耗高、易结垢堵塞等问题；生物处理技术因高盐环境对微生物的抑制作用，难以稳定运行。因此，开发高效、经济、环境友好的高盐废水处理技术具有重要的现实意义。
紫外氧化及紫外高级氧化技术作为高级氧化技术（AOPs）的重要分支，以其反应速率快、氧化能力强、无二次污染等优势，在难降解废水处理中得到广泛关注。本文将系统分析该类技术在高盐废水处理中的作用机制、影响因素及应用效果，为实际工程应用提供理论支撑。
2. 紫外氧化与紫外高级氧化技术原理
2.1 紫外氧化（UV/O₃）技术原理
紫外氧化技术通过紫外光（UV）与臭氧（O₃）协同作用产生强氧化性物质，实现有机物的降解。其核心反应机制包括：
- 直接氧化：臭氧分子直接攻击有机物分子中的不饱和键（如双键、三键）或取代基，发生亲电加成或取代反应，将大分子有机物分解为小分子中间产物。
- 间接氧化：紫外光（尤其是200-300nm波长）可激活臭氧分子，使其分解产生羟基自由基（·OH），反应式为：O₃ + UV → O₂ + O(¹D)；O(¹D) + H₂O → 2·OH。羟基自由基的氧化电位高达2.8V，具有无选择性、反应速率快的特点，可快速降解废水中的各类有机物，最终将其矿化为CO₂、H₂O及无机盐。
2.2 紫外高级氧化（UV-AOPs）技术原理
紫外高级氧化技术是在紫外氧化基础上，通过添加过氧化氢（H₂O₂）、过硫酸盐（PS）、亚铁离子（Fe²⁺）等氧化剂或催化剂，强化羟基自由基、硫酸根自由基（SO₄·⁻）等活性物种的生成，进一步提升氧化效率。常见的UV-AOPs体系包括：
- UV/H₂O₂体系：紫外光照射可促使H₂O₂分解产生·OH，反应式为：H₂O₂ + UV → 2·OH。该体系操作简单，H₂O₂易于储存和投加，在高盐废水处理中应用广泛。
- UV/PS体系：紫外光可激活过硫酸盐（如Na₂S₂O₈）产生SO₄·⁻，反应式为：S₂O₈²⁻ + UV → 2SO₄·⁻。硫酸根自由基的氧化电位（2.5-3.1V）与·OH相近，且在高盐环境中稳定性更强，受Cl⁻、HCO₃⁻等阴离子的干扰较小，更适用于高盐废水处理。
- UV/Fenton体系：在UV/H₂O₂体系中加入Fe²⁺，可通过Fenton反应（Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + ·OH + OH⁻）及紫外光对Fe³⁺的还原作用（Fe³⁺ + H₂O + UV → Fe²⁺ + ·OH + H⁺），形成Fe²⁺的循环再生，持续产生·OH，提升氧化效率。
3. 高盐废水处理中的关键影响因素
高盐废水的特殊性（高离子强度、复杂有机物组成）使得紫外氧化及紫外高级氧化技术的处理效果受多种因素影响，需针对性优化工艺参数。
3.1 紫外光参数
- 波长：不同波长的紫外光对氧化剂的激活效率不同。实际应用中需根据废水水质及处理目标选择合适的紫外光源。
- 强度与照射时间：紫外光强度越大、照射时间越长，氧化剂的激活效率及活性物种的生成量越多，有机物降解率越高。但过高的强度和过长的时间会导致能耗增加，需通过实验确定最佳操作区间。
3.2 氧化剂投加量
- 臭氧投加量：在一定范围内，臭氧投加量增加可提升·OH的生成量，加速有机物降解。但过量投加会导致臭氧利用率下降，且可能产生溴酸盐等副产物（当废水中含溴离子时）。
- 过氧化氢/过硫酸盐投加量：H₂O₂或PS的投加量存在最佳值，过低则·OH或SO₄·⁻生成不足，过高则会发生自由基猝灭反应（如·OH + H₂O₂ → HO₂· + H₂O），反而降低氧化效率。
3.3 废水水质参数
- pH值：pH值影响活性物种的存在形态及氧化能力。例如，在UV/O₃体系中，碱性条件下O₃的分解速率加快，·OH生成量增加；而在UV/Fenton体系中，pH值需控制在3-4之间，以保证Fe²⁺的溶解度及·OH的稳定性。
- 盐浓度及离子组成：高浓度的Cl⁻、HCO₃⁻、CO₃²⁻等阴离子可能与·OH发生反应，消耗活性物种，降低氧化效率。例如，Cl⁻可与·OH反应生成Cl·、ClO·等氧化性较弱的自由基；HCO₃⁻/CO₃²⁻则是·OH的有效猝灭剂。但在UV/PS体系中，Cl⁻可被SO₄·⁻氧化生成Cl₂·⁻等自由基，反而可能提升对某些有机物的降解效果，需根据具体水质评估盐离子的影响。
- 有机物浓度与种类：高浓度的有机物会竞争消耗活性物种，导致处理效率下降。此外，不同结构的有机物对紫外光的吸收能力及与活性物种的反应速率不同，难降解有机物（如多环芳烃、杂环化合物）需更长的反应时间或更高的氧化强度。
3.4 反应温度
温度升高可加快反应速率，提升有机物降解效率。但过高的温度会导致氧化剂（如H₂O₂）分解过快，且增加能耗。通常，反应温度控制在20-40℃较为适宜。
4. 处理效果及预期目标
通过优化上述工艺参数，紫外氧化及紫外高级氧化技术在高盐废水处理中可实现显著的处理效果，达到预期的水质净化目标。
4.1 有机物降解效果
- COD去除率：针对COD浓度为1000-50000mg/L的高盐废水，采用UV-AOPs技术（如UV/PS、UV/H2O2）处理后，COD去除率可达60%-90%，具体取决于有机物的可降解性及工艺参数。例如，处理煤化工高盐废水时，UV/PS体系在PS投加量为2g/L，COD去除率可达85%以上。
- 特定有机物去除：对酚类、苯胺类、染料等难降解有机物，紫外高级氧化技术可实现高效降解。例如，处理印染高盐废水时，UV/H2O2体系可将色度去除率提升至95%以上，同时将染料分子分解为小分子有机物，降低生物毒性。
4.2 氨氮及其他污染物去除
- 氨氮去除：紫外氧化技术可通过·OH的强氧化性将氨氮氧化为NO₃⁻、NO₂⁻等，再结合后续处理（如脱氮工艺）实现氨氮的深度去除。在UV/O₃/H₂O₂协同体系中，氨氮去除率可达70%-80%。
- 重金属离子去除：部分重金属离子（如Cr⁶⁺）可被紫外光激活的还原剂（如有机物降解中间产物）还原为低毒性的Cr³⁺，再通过沉淀作用去除。
4.3 可生化性提升
高盐废水的B/C比通常较低（<0.3），难以直接进行生物处理。紫外氧化及紫外高级氧化技术可将大分子、难降解有机物分解为小分子有机酸、醇类等易生物降解物质，显著提升废水的可生化性。例如，处理制药高盐废水后，B/C比可从0.2提升至0.5以上，为后续生物处理创造条件。
4.4 处理成本与经济性
紫外氧化及紫外高级氧化技术的处理成本主要包括能耗、氧化剂消耗及设备维护费用。与传统蒸发浓缩、膜分离技术相比，其能耗较低；与活性炭吸附等技术相比，无需频繁更换吸附剂，运行成本更稳定。通过工艺优化（如组合工艺、余热回收），可进一步降低处理成本，使其在高盐废水处理中具备经济可行性。
5. 工程应用案例
5.1 印染高盐废水处理
某高盐废水含盐量为5%-7%，COD浓度为2000-3000mg/L，色度>1000倍。采用“UV/H2O2氧化 + 膜分离”工艺处理：
- UV/H2O2氧化阶段：紫外照射时间为60min，色度去除率达98%，COD去除率达60%，废水可生化性显著提升。
- 膜分离阶段：采用纳滤膜脱盐，出水含盐量<0.5%，COD<100mg/L，可回用于生产车间，实现废水资源化利用。
紫外催化氧化及紫外高级氧化技术凭借其强氧化性、高反应速率及无二次污染等优势，在高盐废水处理中具有显著的技术优势。通过合理优化紫外光参数、氧化剂投加量、pH值等关键工艺参数，可有效克服高盐环境的不利影响，实现废水中有机物的深度降解及水质指标的达标。结合工程应用案例可知，该类技术可与其他处理技术协同作用，为高盐废水的达标排放或资源化利用提供可行方案。尽管目前仍面临一些技术挑战，但随着工艺优化及设备研发的不断推进，紫外催化氧化及紫外高级氧化技术必将在高盐废水处理领域发挥更加重要的作用。
