高級(jí)氧化技術(shù)在處理醫(yī)療廢水方面的應(yīng)用

李 寧 甘增麗

（陜西康得新路環(huán)?？萍加邢薰?陜西西安 710000）

引言

隨著醫(yī)療水平的逐漸提升，醫(yī)療廢水中的污染物類型、數(shù)量越來越多，而且降解難度增加，需要綜合利用效率更佳的高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行降解和清除，使其全面達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，從而減低對(duì)城市環(huán)境的污染，也為人們身體健康創(chuàng)建更加潔凈的環(huán)境。高級(jí)氧化技術(shù)在醫(yī)療廢水中的處理過程中顯示了極大的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用效果較好，強(qiáng)化對(duì)高級(jí)氧化技術(shù)的應(yīng)用探究具有良好的實(shí)際意義。

1 高級(jí)氧化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

高級(jí)氧化技術(shù)主要是利用強(qiáng)氧化自由基和廢水中的有機(jī)污染物產(chǎn)生氧化反應(yīng)，從而達(dá)到廢水凈化的目的。其主要的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)有以下幾方面。

1.1 環(huán)保功能

由于醫(yī)療行業(yè)的特殊性，其排放的廢水中含有大量有機(jī)污染物等，難以進(jìn)行自然降解，且其污染性具有持久性特點(diǎn)，對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的破壞程度很大。因此需要利用高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)醫(yī)療廢水進(jìn)行凈化，降低污染排放量，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)。由于·OH 的氧化電位很高，氧化反應(yīng)過程較為穩(wěn)定，能夠?qū)Ω鞣N有機(jī)污染物進(jìn)行有效降解，并將其轉(zhuǎn)化為小分子的物質(zhì)進(jìn)行清除，降低了污染排放量，對(duì)于環(huán)境保護(hù)起到了良好的應(yīng)用效果；而且在具體應(yīng)用中，其氧化功能比較強(qiáng)，能夠?qū)τ袡C(jī)物進(jìn)行快速接觸和反應(yīng)，而且反應(yīng)過程較為潔凈，不會(huì)產(chǎn)生其他的污染物質(zhì)，防止廢水處理中二次污染的出現(xiàn)，提升環(huán)境保護(hù)力度。

1.2 適應(yīng)性強(qiáng)

利用該種方式對(duì)醫(yī)療廢水進(jìn)行處理，成本較低，適用性強(qiáng)，還可以與其他處理方法進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用，強(qiáng)化預(yù)處理效果；高級(jí)氧化技術(shù)的反應(yīng)迅速，可以短時(shí)間內(nèi)釋放大量的·OH，提升其整體氧化能力，對(duì)廢水中的抗氧化效應(yīng)進(jìn)行有效抑制，強(qiáng)化廢水凈化結(jié)果，而且針對(duì)部分有機(jī)污染物實(shí)施直接氧化，有效分離有害物；在具體應(yīng)用中，容易操作，流程快捷，處理效果較為理想；高級(jí)氧化技術(shù)適應(yīng)性較強(qiáng)，而且結(jié)合不同廢水類型可以采取多樣化的應(yīng)用方式，如光化學(xué)氧法、催化法、電化學(xué)氧化等，強(qiáng)化醫(yī)療廢水處理效果，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)性排放，強(qiáng)化醫(yī)療機(jī)構(gòu)生產(chǎn)運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，為我國醫(yī)療機(jī)構(gòu)的可持續(xù)性發(fā)展提供強(qiáng)化的技術(shù)支撐[1]。

2 應(yīng)用原則

2.1 全過程原則

污水處理機(jī)構(gòu)要對(duì)醫(yī)療廢水產(chǎn)生的全過程進(jìn)行全面監(jiān)督和了解，對(duì)廢水中的有害物質(zhì)類型、含量等進(jìn)行明確，并結(jié)合具體情況，采取合理的處理技術(shù)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理，保障高級(jí)氧化技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范性和有序性，確保對(duì)醫(yī)療廢水的全面凈化，經(jīng)過檢驗(yàn)符合排放標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行排放或者是回收利用[2]。

2.2 量化原則

要在量化處理原則基礎(chǔ)上，對(duì)醫(yī)療廢水處理全過程進(jìn)行精細(xì)化管理，完善醫(yī)療機(jī)構(gòu)內(nèi)部的衛(wèi)生安全管理體系，優(yōu)化醫(yī)療環(huán)境，嚴(yán)格控制廢水源頭，避免污染物對(duì)廢水造成侵害，對(duì)醫(yī)療廢水進(jìn)行專門收集，查找污染源頭，并進(jìn)行分流處理。

2.3 精細(xì)化處理原則

嚴(yán)格控制廢水產(chǎn)生區(qū)域，如果產(chǎn)生的廢水中有害物質(zhì)較少，可以直接進(jìn)行處理，防止運(yùn)輸中受到再次污染；對(duì)按照廢水性質(zhì)對(duì)醫(yī)療廢水實(shí)施分類管理，按照污染物質(zhì)類型、污染程度等進(jìn)行分級(jí)別管理，提升廢水處理針對(duì)性和有效性，降低處理成本，節(jié)約資源[3]。

3 高級(jí)氧化法應(yīng)用對(duì)策

3.1 “Fenton”氧化法

該種方法反應(yīng)速度較快，凈化效果較高，在醫(yī)療廢水中的處理中應(yīng)用最為廣泛。該種方法在應(yīng)用過程中，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)強(qiáng)酸性環(huán)境，并通過雙氧水以及Fe2+等催化劑，強(qiáng)化催化反應(yīng)，生成大量的·OH，將廢水中的污染物進(jìn)行氧化，對(duì)其進(jìn)行降解分離[4]。具體應(yīng)用時(shí)主要包含兩種類型：Fenton 試劑法，充分發(fā)揮·OH 的氧化功能，并通過其電負(fù)性以及親電子性，產(chǎn)生游離基，在此基礎(chǔ)上把廢水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2、H2O，有效清除醫(yī)療廢水中的有害物質(zhì)；另一種是類Fenton 試劑法，把紫外線作為試劑，對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行氧化降解，利用該種方式可以降低試劑使用，強(qiáng)化凈化效果，并對(duì)廢水中的硝基苯等進(jìn)行全面清除。該種方式在應(yīng)用過程中，凈化效果好，催化劑使用量較少，成本較低，容易操作。但是在具體應(yīng)用時(shí)，容易釋放出大量的鐵離子，對(duì)水體造成二次污染，基于此，可以與生物炭、活性炭等物質(zhì)進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，抑制鐵離子釋放，強(qiáng)化反應(yīng)速率。

3.2 超聲氧化法

超聲波技術(shù)歷史悠久，在很早的時(shí)候就被用于化工亦或是化學(xué)等領(lǐng)域，而后逐漸形成了聲化學(xué)。在1934 年的時(shí)候，N.Mariguchill 研究后得到能夠使用超聲波大大增強(qiáng)水的電解，隨后，超聲波技術(shù)開始獲得了大量的研究，并得到了諸多的應(yīng)用。在20 世紀(jì)80 年代的時(shí)候，國內(nèi)外科學(xué)技術(shù)持續(xù)進(jìn)步與發(fā)展，多種類超聲設(shè)備開始出現(xiàn)，為后續(xù)超聲波的進(jìn)一步應(yīng)用創(chuàng)造了可能。此后，以超聲化學(xué)為核心技術(shù)用于實(shí)施難降解物質(zhì)的處理收獲了前所未有的進(jìn)步，隨之產(chǎn)生了諸多的和超聲化學(xué)聯(lián)用的技術(shù)。不容置疑，超聲氧化法所需操作簡便，形成再次污染的可能性很低，具備的發(fā)展?jié)摿?qiáng)大?，F(xiàn)階段已經(jīng)被寬泛用于處理醫(yī)療廢水。該種方式主要是通過超聲波的作用，對(duì)廢水中的有機(jī)物的物理構(gòu)造進(jìn)行改變，降低其有害屬性，減少醫(yī)療廢水的污染性。在此過程中，超聲波的頻率要在16kHz-1MHz 之間，才能引起廢水中有機(jī)污染物物理和化學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)變，并轉(zhuǎn)化為·OH、H2O2等物質(zhì)，有效清除廢水中的有害物質(zhì)[5]。此外還可以利用超聲空化技術(shù)，把有害物質(zhì)分解為小分子，并通過超聲波振蕩作用，將其排出在這一技術(shù)應(yīng)用過程中，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，過程較為清潔。但是還沒有在實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛推廣，需要先對(duì)超聲反應(yīng)器等進(jìn)行優(yōu)化改造，并進(jìn)一步強(qiáng)化·OH 的反應(yīng)速率，保障技術(shù)應(yīng)用效果。

3.3 半導(dǎo)體光催化氧化法

在1929 的時(shí)候，有人發(fā)現(xiàn)鈦白粉TiO2可以促使有機(jī)染料很好的進(jìn)行褪色，究其原因，TiO2可以和染料當(dāng)中的有機(jī)高分子粘合劑形成光致分解,繼而達(dá)到粉化的目的。但若是在TiO2表面添加惰性的氧化物層，則可以有效地緩解這種粉化現(xiàn)象。1972 年，有學(xué)者在著名雜志Nature 上發(fā)表了有關(guān)TiO2電極上光分解水的論文。此篇論文引發(fā)了諸多科學(xué)家對(duì)于半導(dǎo)體光催化研究的興趣，經(jīng)過不斷地研究，學(xué)者發(fā)現(xiàn)很多物質(zhì)譬如WO3、ZnO 以及Fe2O3等都可以在一定的光波下實(shí)現(xiàn)和有機(jī)又或者是無機(jī)物質(zhì)的結(jié)合，也就是常說的氧化還原反應(yīng)。該種方式主要是在光照的條件下，把半導(dǎo)體轉(zhuǎn)化為光催化劑，刺激醫(yī)療廢水產(chǎn)生催化反應(yīng)，并對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解，形成·OH，并將其實(shí)施氧化，從而把醫(yī)療廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CO2、H2O，進(jìn)一步強(qiáng)化催化反應(yīng)效果，對(duì)廢水中的有害物質(zhì)進(jìn)行全面清除[6]。在具體應(yīng)用中，流程較為繁瑣，適應(yīng)范圍較小。

3.4 電化學(xué)氧化法

現(xiàn)階段醫(yī)療廢水的處理技術(shù)有很多，但是關(guān)于有機(jī)廢水處理一直都是人們的重點(diǎn)關(guān)注方向。和其他處理技術(shù)相比，電化學(xué)氧化技術(shù)具備自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，并和環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)很好的兼容，在醫(yī)療廢水的處理中應(yīng)用很多。該種氧化方法通過電磁以及電場等產(chǎn)生電催化效應(yīng)，快速生產(chǎn)大量的羥基自由基，并對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行強(qiáng)烈吸引、降解。其中主要有陽極、陰極和兩種方法結(jié)合應(yīng)用模式。陽極刺激水分子，使其產(chǎn)生放電反應(yīng)，并在此過程中產(chǎn)生大量的·OH，從而對(duì)污染物實(shí)施氧化降解；陰極工藝主要是在特定的陰極電位環(huán)境基礎(chǔ)上，刺激陰極材料產(chǎn)生還原反應(yīng)，把氧氣轉(zhuǎn)化為過氧化氫物質(zhì)，利用其氧化活性對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行降解凈化[7]。兩種方式聯(lián)合應(yīng)用可以有效提升苯酚物質(zhì)凈化速率。由于電極材料很難得到，而且價(jià)格較貴，導(dǎo)致該種方式難以大范圍使用。新時(shí)期，很多高性能的陽極材料得到了廣泛研發(fā)和使用，尤其是鈦基噴涂催化劑涂層程電極的應(yīng)用，極大程度上提升了應(yīng)用穩(wěn)定性，強(qiáng)化凈化速率，減少電能消耗。

3.5 微波輔助氧化法

該種方法主要是通過微波電磁場，對(duì)廢水中的極性分子進(jìn)行全面接觸，并在磁場作用下，推動(dòng)分子進(jìn)行高速的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而發(fā)生熱效應(yīng)。在醫(yī)療廢水中含有大量的磁性有機(jī)物，在氧化過程中主要發(fā)揮了催化劑的作用，進(jìn)一步強(qiáng)化了氧化反應(yīng)的效果。此外，還可以把活性炭作為催化劑投放到廢水中，從而對(duì)其中的有機(jī)污染物有效降解，強(qiáng)化廢水凈化效果。但是在具體應(yīng)用中資金消耗較大，應(yīng)用范圍有限。

3.6 超臨界水氧化法

若是基于理論的角度來說。那么超臨界水氧化技術(shù)是能夠無限制的應(yīng)有在全部的高壓水泵抽取出的含水的物質(zhì)。超臨界水，顧名思義,其能夠?qū)ρ鯕庥只蛘呤且恍┯袡C(jī)物進(jìn)行很好的溶解，在整個(gè)氧化過程中，可以大大降低傳質(zhì)阻力帶來的影響。在氧化反應(yīng)的過程中，基礎(chǔ)的條件就是氧氣要富余，此外，還必須提供高溫高壓的環(huán)境，以進(jìn)一步提升反應(yīng)速度。整個(gè)過程耗費(fèi)的時(shí)間很多，有機(jī)物結(jié)構(gòu)就可以被徹底的破壞，繼而生成一些不具備毒性的小分子物質(zhì)。利用該種方式對(duì)醫(yī)療廢水進(jìn)行處理時(shí)，需要保障超臨界水符合以下條件：溫度維持在373 攝氏度，壓力維持在22.1 千帕。并將其作為介質(zhì)對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行氧化降解。該過程中，氣體和液體界面轉(zhuǎn)化為均相體系，進(jìn)一步強(qiáng)化反應(yīng)速度。該過程中主要是利用雙氧水作為氧化劑，可以對(duì)廢水中的氯聯(lián)苯化合物進(jìn)行全部清除。該種方法的應(yīng)用條件、設(shè)備要求比較高，應(yīng)用成本大，而且還有很多應(yīng)用技術(shù)沒有得到解決，因此應(yīng)用范圍較小。

3.7 光化學(xué)氧化法

光化學(xué)氧化法產(chǎn)生的時(shí)間較晚，是這20 年來才剛剛出現(xiàn)的一種用于醫(yī)療廢水處理的技術(shù)，此技術(shù)能夠在規(guī)定的時(shí)間當(dāng)中將全部的還原性物質(zhì)實(shí)施氧化，最大程度上降低了發(fā)生再次污染的可能性，可以說是一項(xiàng)環(huán)保且發(fā)展?jié)摿艽蟮募夹g(shù)。該種方式主要是利用紫外光的作用下，把臭氧、雙氧水等強(qiáng)氧化劑實(shí)施照射刺激，強(qiáng)化其氧化活性，發(fā)生氧化反應(yīng)，從而生成羥基自由基，并和水中的有機(jī)物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，起到凈化作用。該種方式對(duì)氧化劑的消耗比較低，反應(yīng)過程較為穩(wěn)定，但是反應(yīng)速度不高，不能對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行全面降解。光催化氧化技術(shù)主要是利用二氧化鈦、硫化鋅等氧化劑，對(duì)有機(jī)有害物質(zhì)進(jìn)行降解。在應(yīng)用中可以對(duì)太陽光照、空氣等進(jìn)行充分應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中大分子、色度等的全面凈化，降低廢水毒性[8]。

結(jié)語

綜上所述，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，醫(yī)療機(jī)構(gòu)的建設(shè)數(shù)量和建設(shè)逐漸增加，而且其醫(yī)療服務(wù)功能越來越多樣化，強(qiáng)化了醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，排放的醫(yī)療廢棄逐漸增多，其中醫(yī)療廢水中含有大量的有機(jī)物質(zhì)，很難進(jìn)行降解，容易對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。因此，要綜合應(yīng)用高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)醫(yī)療廢水進(jìn)行全面凈化處理，如微波氧化法、光化學(xué)氧化法等，利用不同類型的氧化劑，產(chǎn)生羥基自由基，并對(duì)廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解和清除，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療廢水的達(dá)標(biāo)排放，降低環(huán)境污染，構(gòu)建良好生存環(huán)境，促進(jìn)醫(yī)療行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。