廢水處理臭氧催化氧化工藝廢水處理臭氧催化氧化工藝
制藥廢水、印染廢水、石油化工廢水等工業(yè)廢水具有生物毒性大，可生化性低，傳統(tǒng)的生物處理方法難以實現(xiàn)污染物的降解。為了保護水環(huán)境，國家出臺了更加嚴格的污染物排放標準，新標準的實施將有效減少污染物排放，但也給企業(yè)帶來了新的壓力。技術成熟的大型企業(yè)，主體工藝的大幅度改變難度較大，因此，急需開發(fā)應用新型污水處理技術，以實現(xiàn)工業(yè)廢水的達標排放。
臭氧是一種強氧化劑，氧化性僅次于氟和•OH，臭氧氧化具有反應速度快、無二次污染、占用空間小、無額外運輸費用及管理安全問題等優(yōu)點，臭氧在催化劑的作用下能夠形成•OH，加快反應速率，對有機物的分解更加*。結合臭氧催化氧化技術原理，討論了臭氧催化氧化技術在不同類型污水處理領域的應用與特點。
1、臭氧催化氧化技術原理
臭氧催化氧化技術分為均相臭氧催化氧化技術與非均相臭氧催化氧化技術。均相臭氧催化氧化技術通過引入紫外光或加入溶液狀態(tài)的催化劑形成催化氧化體系。均相臭氧催化氧化的一種反應機理是臭氧在催化劑的作用下分解生成自由基，這是一種類Fenton反應機理;另一種是過渡金屬離子與有機物之間發(fā)生復雜的配位反應，形成金屬絡合物，發(fā)生氧化還原反應的能力增強，更容易被臭氧降解，達到催化的作用。非均相催化臭氧化技術中的催化劑以固態(tài)形態(tài)存在，易與水分離，能夠避免催化劑的流失，減少后續(xù)處理成本。常見的催化劑類型有活性炭催化劑、金屬氧化物催化劑、負載型催化劑。非均相催化氧化的催化劑反應機理一般是自由基反應機理、表面配位絡合機理及協(xié)同作用機理。
2、臭氧催化氧化技術在制藥廢水處理中的應用
制藥廢水成分復雜，具有有機污染物種類多、毒性大、COD及NH3-N濃度高、色度高、可生化性差等特點。非均相臭氧催化氧化技術工藝簡單，二次污染小，能夠降低污水色度、毒性，對于處理制藥廢水具有較好的處理效果。
谷俊通過臭氧催化氧化的小試與中試，探究了在一級好氧出水或總出水增加臭氧催化氧化裝置對制藥廢水的處理效果，發(fā)現(xiàn)催化氧化裝置無論是置于一級好氧池出水還是在總出水位置，都具有穩(wěn)定的去除能力，能夠保證廢水達標排放，但在一級好氧池出水增加，臭氧催化氧化裝置可以在較低臭氧濃度下將大分子難降解有機物降解為中間產(chǎn)物，提高可生化性，再通過二級好氧處理去除中間產(chǎn)物，相對于在總出水位置增加臭氧催化氧化裝置，這種工藝臭氧使用量少，產(chǎn)泥量低，能夠顯著降低投資、運行成本。
楊文玲等、孔明昊分別研究了催化劑類型、臭氧投加量、pH值、停留時間、氣液接觸方式等工藝條件對去除效果的影響。楊文玲等在連續(xù)實驗條件下，以陶粒為載體，采用浸漬法制備的NiOx-FeOx/陶粒催化劑對制藥廢水處理具有良好的活性，發(fā)現(xiàn)在停留時間90min，臭氧氣體通量1L/min，臭氧濃度為96.61mg/L，催化劑投量為100g催化劑/L廢水能夠實現(xiàn)運行條件?？酌麝贿x用γ-Al2O3，以(DMP)為特征污染物，發(fā)現(xiàn)該催化反應符合自由基反應機理，催化劑在pH值為9.0左右時取得的去除效率。
3、臭氧催化氧化技術在印染廢水處理中的應用
印染廢水是工業(yè)廢水排放大戶，由于印染過程復雜，加入較多的染料與助劑，同時新型染料層出不窮，因此印染廢水具有水量大、有機污染物濃度高、可生化性差和色度高等特點。臭氧催化技術在印染廢水的處理中能夠在低投資、低運行費用、不增加占地的情況下，使出水達到排放要求。
黎兆忠等、陳董根等分別使用具有錳催化活性組分的陶粒和H2O2作為催化劑開展臭氧催化氧化深度處理印染廢水試驗，發(fā)現(xiàn)兩種催化劑均能顯著降低廢水色度，保證達標排放，提升了臭氧催化的效果，降低臭氧投加量，節(jié)省了運行費用。
汪星志等[8]將臭氧催化氧化技術應用于紡織廠印染廢水的處理中，取代原氯氣氧化工藝，對二沉池出水進行深度處理，催化劑使用負載錳氧化物陶粒，在處理量60000m3/d，二沉池出水COD≤250mg/L，色度≤100倍的運行條件下，臭氧投加量在40~45mg/L，廢水色度和COD進一步降低，系統(tǒng)的運行費用為0.712元/m3，同時解決了出水中含有余氯等二次污染物的問題。朱亞雄使用在活性炭顆粒上進行鎂錳聯(lián)合負載得到的催化劑，以流化床的形式深度處理印染廢水經(jīng)生化處理后的二沉池出水，在混合氣體流量0.8L/min，臭氧濃度35mg/L，廢水pH值為2，催化劑用量2g/L，水力停留時間35min時，系統(tǒng)達到經(jīng)濟效能與去除效率較優(yōu)。
4、臭氧催化氧化技術在石油廢水處理中的應用
石油廢水主要來源于石油的開采與儲運過程，以及常減壓蒸餾、重整、催化裂化等石油二次加工過程，有毒有害，水量大，水質(zhì)復雜波動大，含多環(huán)芳烴化合物、芳胺類化合物、雜環(huán)化合物等難生物降解有機物。由于石油廢水的高毒性，對生物具有抑制作用，僅采取生物處理難以滿足排放標準，因而，多使用臭氧催化氧化技術與生物技術聯(lián)用的處理工藝，具有針對性強、反應迅速、無二次污染等特點，對難降解物質(zhì)有較好的降解效果。
陸彩霞等將臭氧催化氧化技術與特定菌高效生化技術相結合對石化廢水進行深度處理，臭氧催化氧化對能夠降低色度，對COD有較好的去除效果，同時提高廢水的可生化性，有利于后續(xù)的生物脫氮。王宇航在石化廢水二級處理的基礎上，采用臭氧催化氧化-曝氣生物濾池的聯(lián)合工藝進行深度處理，研究表明，在進水COD不大于250mg，NH3-N不大于59.9mg/L時，調(diào)節(jié)COD/O3為2，pH值7~8，該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定高效地去除COD，NH3-N，出水能夠達標排放。相似地，余海晨等、李京京等也將臭氧催化氧化技術生物處理結合應用于石油廢水的處理中。
5、結論
臭氧催化氧化技術在處理高濃度、難降解有機廢水中廣泛應用，對于制藥廢水、印染廢水、石化廢水等排放量大、污染物濃度高、可生化性差的處理具有較好的效果。臭氧催化氧化效果受到催化劑類型、投加量、臭氧濃度、pH值等因素的影響，在實際應用中應結合廢水特性，選擇合適的催化劑，確定運行參數(shù)。此外，臭氧催化氧化技術與其他污水處理技術聯(lián)用時，工藝流程的設計對于處理效果、控制成本至關重要，合理的處理工藝既能夠實現(xiàn)環(huán)境效益，也可以降低處理成本，取得經(jīng)濟效益。
