隨著水回用的市場(chǎng)增加以及污水排放標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，高級(jí)氧化工藝（AOPs）在水和污水處理中的機(jī)會(huì)正在增加。隨著對(duì)水中微污染物越來(lái)越多的認(rèn)識(shí)，比如藥物和工業(yè)生產(chǎn)中的化學(xué)品，使得傳統(tǒng)處理系統(tǒng)面臨越來(lái)越大的壓力，這些傳統(tǒng)處理系統(tǒng)無(wú)法滿足新的嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，為高級(jí)氧化技術(shù)帶來(lái)了新的機(jī)遇。

圖1 高級(jí)氧化技術(shù)的分類

高級(jí)氧化工藝在很多情況下都有很好的應(yīng)用，通常用于摧毀難處理的有機(jī)物（即難以處理且通常不可生物降解的有機(jī)物）或處理有毒物質(zhì)。

兩個(gè)關(guān)鍵因素看起來(lái)有助于加速這些技術(shù)在未來(lái)幾年的應(yīng)用。

• 隨著公眾對(duì)水中有毒污染物的認(rèn)識(shí)不斷增長(zhǎng)，以及有關(guān)處理微污染物的法規(guī)演變，這將推動(dòng)市政應(yīng)用對(duì)高級(jí)氧化技術(shù)的需求，高級(jí)氧化工藝可將污染物去除至ppb水平。

• 由于更嚴(yán)格的排放法規(guī)或需要避免高度污染的廢水（通常需要焚燒）的場(chǎng)外處置成本的增加，高級(jí)氧化工藝正在工業(yè)廢水處理中獲得越來(lái)越多的關(guān)注。

• 同時(shí)中國(guó)的環(huán)境保護(hù)議程也開始為高級(jí)氧化工藝創(chuàng)造引人注目的經(jīng)濟(jì)效益，而北美的市政回用市場(chǎng)也推動(dòng)了技術(shù)的發(fā)展。

為了獲得最大的成功機(jī)會(huì)，市場(chǎng)中的供應(yīng)商必須遵守一條重要規(guī)則：沒(méi)有一個(gè)適合所有人的方法。處理工藝因行業(yè)而異，技術(shù)應(yīng)用需要大量的定制。市場(chǎng)上有幾種解決方案正在尋求獲得市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

技術(shù)地圖

高級(jí)氧化工藝的技術(shù)各不相同，有多種解決方案（處于不同成熟階段）。與各種處理技術(shù)一樣，它們各自在不同的應(yīng)用中都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

圖2 高級(jí)氧化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

關(guān)于哪些可以歸類為高級(jí)氧化工藝，通?？赡艽嬖谝恍┖磺宓那闆r。普遍的共識(shí)是AOP產(chǎn)生自由基 - 通常是羥基 - 作為強(qiáng)氧化劑來(lái)分解水中難降解的有機(jī)物。因此，有人認(rèn)為，使用臭氧系統(tǒng)本身可以歸類為AOP，因?yàn)樗哂挟a(chǎn)生羥基自由基的能力，但是因?yàn)閱为?dú)使用臭氧和與其他技術(shù)相結(jié)合，例如與過(guò)氧化氫結(jié)合使用相比，它產(chǎn)生的量更少，因此，單獨(dú)使用臭氧不作為AOP的分類。然而，這也提出了該術(shù)語(yǔ)的“高級(jí)”部分意味著什么的問(wèn)題。就本文而言，單獨(dú)的臭氧系統(tǒng)不作為AOP討論。

紫外／過(guò)氧化氫(UV／H2O2)高級(jí)氧化工藝是市政水處理中最常用的AOP，可用于自來(lái)水或中水回用處理。這是因?yàn)樗?jīng)常成為最具成本效益的解決方案。自2000年代初以來(lái)，紫外線/過(guò)氧化氫的組合已安裝在主要處理廠中，比如荷蘭PWN的安迪克水處理廠和加利福尼亞州奧蘭治縣的含水層補(bǔ)給系統(tǒng)。臭氧和過(guò)氧化氫結(jié)合使用也是一種普遍的AOP技術(shù)，并且與UV /過(guò)氧化氫相比通常表現(xiàn)出更優(yōu)異的微污染物去除能力，但在規(guī)模經(jīng)濟(jì)規(guī)則上而言較小的系統(tǒng)通常更昂貴。然而，它對(duì)甲基異冰片（MIB）和土臭味素等氣味劑尤其有效，這些都常見于有害的藻類爆發(fā)中。而針對(duì)另一種新出現(xiàn)的污染物，揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)品N-亞硝基二甲胺（NDMA）而言則最好通過(guò)光解處理，UV/過(guò)氧化氫技術(shù)在這種情況下更適合。

電化學(xué)氧化工藝相比于上述兩種工藝則不太成熟，但由于能夠有效地調(diào)節(jié)工藝以將污染物去除到所需的水平，并且無(wú)需在現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)潛在危險(xiǎn)的化學(xué)品，所以正在引起關(guān)注。這個(gè)領(lǐng)域有幾個(gè)新興的技術(shù)提供商，每個(gè)公司都有自己的特色。它們目前傾向于在工業(yè)廢水領(lǐng)域發(fā)揮作用 - 包括高度化學(xué)污染的廢水，如化學(xué)，紡織和制藥行業(yè)的廢水 - 處理生物過(guò)程不可能充分去除的難處理有機(jī)物。然而，在市政水處理領(lǐng)域，這一技術(shù)也正在進(jìn)行中 - 將吸附與電化學(xué)氧化技術(shù)相結(jié)合的Arvia Technology公司目前正在英國(guó)Anglian Water（安格利安水務(wù)）公司實(shí)驗(yàn)其工藝以去除微污染物。

紫外線或臭氧與催化劑如二氧化鈦的使用也引起人們的興趣，但發(fā)展速度較為緩慢。該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者是Purifics公司，該公司成功部署了其用于處理地下水污染的1,4-二氧六環(huán)，這是一種潛在的人類致癌物質(zhì)。

作為紫外線消毒市場(chǎng)的主要參與者atg UV公司正在英國(guó)嘗試將紫外線/二氧化鈦系統(tǒng)應(yīng)用于自來(lái)水處理中，以實(shí)現(xiàn)痕量污染物的去除，而另一些則專注于工業(yè)應(yīng)用。

加拿大初創(chuàng)公司H2NanO開發(fā)了一種使用定制催化劑和功能復(fù)合材料的系統(tǒng)，用于提高漿液中納米顆粒的回收率，它開始使用紫外線和自然光對(duì)工業(yè)廢水和尾礦池進(jìn)行試點(diǎn)。與此同時(shí)，Gyrecat光催化技術(shù)使用非漿液基二氧化鈦，但最初試圖將其商業(yè)化的公司（Catalysystems）于2017年4月結(jié)束，可再生能源公司DP Cleantech隨后獲得IP。它與英國(guó)水處理專家Water-care International合作，將該技術(shù)引入廢水處理市場(chǎng)。

高級(jí)氧化技術(shù)在中國(guó)的機(jī)會(huì)

中國(guó)的污水處理機(jī)會(huì)經(jīng)常被討論，各個(gè)公司都在調(diào)動(dòng)他們的高級(jí)氧化相關(guān)專業(yè)知識(shí)，提供“一站式”解決方案。 2017年初，蘇伊士和化學(xué)品專家Solvay結(jié)成聯(lián)盟，將蘇伊士的臭氧和紫外線技術(shù)與Solvay的過(guò)氧化物技術(shù)結(jié)合。蘇伊士亞洲首席執(zhí)行官Steve Clark認(rèn)為，“在很多情況下傳統(tǒng)的技術(shù)都不適合”，因此需要為嚴(yán)重污染的廢水提供完全可定制的解決方案。

圖3 高級(jí)氧化技術(shù)的市場(chǎng)概況

AOP的機(jī)會(huì)尤其明顯，因?yàn)樽?015年以來(lái)，中國(guó)的化學(xué)需氧量（COD）排放標(biāo)準(zhǔn)大幅降低，導(dǎo)致多數(shù)工業(yè)和部分市政污水處理廠運(yùn)營(yíng)不符合要求。在許多情況下，排放水平降至50毫克/升，在某些情況下低至30毫克/升，傳統(tǒng)解決方案將COD降至只有500毫克/升需要更換或額外的處理步驟。

如果AOP已被使用，通常它們不足以滿足新標(biāo)準(zhǔn)或會(huì)產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)品。芬頓氧化工藝 - 過(guò)氧化氫和鐵復(fù)合物作為催化劑的組合 - 已被證明可有效處理中國(guó)（以及世界其他地方）工業(yè)廢水中的酚類，農(nóng)藥和其他有毒有機(jī)物。然而，它確實(shí)是有代價(jià)的，因?yàn)榉翌D只在pH較低的環(huán)境下會(huì)發(fā)揮作用，并產(chǎn)生有毒的污泥，需要進(jìn)一步的處理。

Suez-Solvay聯(lián)盟于2017年11月與萬(wàn)華化學(xué)取得了第一份合同，為山東省一個(gè)工業(yè)園區(qū)的RO濃縮液提供AOP系統(tǒng)。工業(yè)園區(qū)的污水通常都比較難處理，而蘇伊士 - Solvay公司可以將多種先進(jìn)處理方案結(jié)合起來(lái)。

“這個(gè)聯(lián)盟針對(duì)的市場(chǎng)目標(biāo)90％為工業(yè)市場(chǎng)，只有10％是市政市場(chǎng)，”克拉克指出在市政方面存在這樣的機(jī)會(huì)，因?yàn)樵谥袊?guó)的一些城市工業(yè)污水沒(méi)有與生活污水分開。克拉克在各種工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域看到了機(jī)遇，特別是在制漿造紙和石化行業(yè)。

盡管迄今為止聯(lián)盟只獲得了一個(gè)項(xiàng)目，但Clark表示有“許多項(xiàng)目正在準(zhǔn)備中”，其中一些項(xiàng)目也包括萬(wàn)華化學(xué)在山東以外的地區(qū)。萬(wàn)華在歐洲的投資也引起了興趣，與Slovay的合作關(guān)系最終希望擴(kuò)大在大中華地區(qū)之外的聯(lián)盟。

與此同時(shí)，另一家技術(shù)公司Arvia Technology正在中國(guó)尋找機(jī)會(huì)，希望通過(guò)其技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)，其重點(diǎn)在于將微污染物去除至ppb水平，或者將其他氧化過(guò)程的COD進(jìn)一步去除，以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

“我們可以在Fenton，臭氧或其他處理工藝組合中添加我們的系統(tǒng)，以滿足中國(guó)30或50mg / L的COD排放標(biāo)準(zhǔn)，”首席執(zhí)行官M(fèi)ike Lodge表示。該公司于2018年初在中國(guó)實(shí)施了首個(gè)全面示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目將處理紙漿和造紙廢水。在某些情況下，Arvia的Nyex系統(tǒng)直接與現(xiàn)有的三級(jí)或四級(jí)處理技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。