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(shí)現(xiàn)污染物的降解。為了保護(hù)水環(huán)境，國(guó)家出臺(tái)了更加嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將有效減少污染物排放，但也給企業(yè)帶來(lái)了新的壓力。技術(shù)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(yīng)用新型污水處理技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的達(dá)標(biāo)排放。

　　臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，氧化性僅次于氟和•OH，臭氧氧化具有反應(yīng)速度快、無(wú)二次污染、占用空間小、無(wú)額外運(yùn)輸費(fèi)用及管理安全問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)，臭氧在催化劑的作用下能夠形成•OH，加快反應(yīng)速率，對(duì)有機(jī)物的分解更加*。結(jié)合臭氧催化氧化技術(shù)原理，討論了臭氧催化氧化技術(shù)在不同類型污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用與特點(diǎn)。

　　1、臭氧催化氧化技術(shù)原理

　　臭氧催化氧化技術(shù)分為均相臭氧催化氧化技術(shù)與非均相臭氧催化氧化技術(shù)。均相臭氧催化氧化技術(shù)通過(guò)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(yīng)機(jī)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(yīng)機(jī)理;另一種是過(guò)渡金屬離子與有機(jī)物之間發(fā)生復(fù)雜的配位反應(yīng)，形成金屬絡(luò)合物，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的能力增強(qiáng)，更容易被臭氧降解，達(dá)到催化的作用。非均相催化臭氧化技術(shù)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(fù)載型催化劑。非均相催化氧化的催化劑反應(yīng)機(jī)理一般是自由基反應(yīng)機(jī)理、表面配位絡(luò)合機(jī)理及協(xié)同作用機(jī)理。

　　2、臭氧催化氧化技術(shù)在制藥廢水處理中的應(yīng)用

　　制藥廢水成分復(fù)雜，具有有機(jī)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(diǎn)。非均相臭氧催化氧化技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，二次污染小，能夠降低污水色度、毒性，對(duì)于處理制藥廢水具有較好的處理效果。

　　谷俊通過(guò)臭氧催化氧化的小試與中試，探究了在一級(jí)好氧出水或總出水增加臭氧催化氧化裝置對(duì)制藥廢水的處理效果，發(fā)現(xiàn)催化氧化裝置無(wú)論是置于一級(jí)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(dá)標(biāo)排放，但在一級(jí)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(jī)物降解為中間產(chǎn)物，提高可生化性，再通過(guò)二級(jí)好氧處理去除中間產(chǎn)物，相對(duì)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(yùn)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(shí)間、氣液接觸方式等工藝條件對(duì)去除效果的影響。楊文玲等在連續(xù)實(shí)驗(yàn)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(duì)制藥廢水處理具有良好的活性，發(fā)現(xiàn)在停留時(shí)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?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行條件。孔明昊選用γ-Al2O3，以2，4-二苯酚(DMP)為特征污染物，發(fā)現(xiàn)該催化反應(yīng)符合自由基反應(yīng)機(jī)理，催化劑在pH值為9.0左右時(shí)取得的去除效率。

　　3、臭氧催化氧化技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用

　　印染廢水是工業(yè)廢水排放大戶，由于印染過(guò)程復(fù)雜，加入較多的染料與助劑，同時(shí)新型染料層出不窮，因此印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物濃度高、可生化性差和色度高等特點(diǎn)。臭氧催化技術(shù)在印染廢水的處理中能夠在低投資、低運(yùn)行費(fèi)用、不增加占地的情況下，使出水達(dá)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(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩種催化劑均能顯著降低廢水色度，保證達(dá)標(biāo)排放，提升了臭氧催化的效果，降低臭氧投加量，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。

　　汪星志等[8]將臭氧催化氧化技術(shù)應(yīng)用于紡織廠印染廢水的處理中，取代原氯氣氧化工藝，對(duì)二沉池出水進(jìn)行深度處理，催化劑使用負(fù)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(yùn)行條件下，臭氧投加量在40~45mg/L，廢水色度和COD進(jìn)一步降低，系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用為0.712元/m3，同時(shí)解決了出水中含有余氯等二次污染物的問(wèn)題。朱亞雄使用在活性炭顆粒上進(jìn)行鎂錳聯(lián)合負(fù)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(shí)間35min時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)效能與去除效率較優(yōu)。

　　4、臭氧催化氧化技術(shù)在石油廢水處理中的應(yīng)用

　　石油廢水主要來(lái)源于石油的開采與儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程，以及常減壓蒸餾、重整、催化裂化等石油二次加工過(guò)程，有毒有害，水量大，水質(zhì)復(fù)雜波動(dòng)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(jī)物。由于石油廢水的高毒性，對(duì)生物具有抑制作用，僅采取生物處理難以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，因而，多使用臭氧催化氧化技術(shù)與生物技術(shù)聯(lián)用的處理工藝，具有針對(duì)性強(qiáng)、反應(yīng)迅速、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，對(duì)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(shù)與特定菌高效生化技術(shù)相結(jié)合對(duì)石化廢水進(jìn)行深度處理，臭氧催化氧化對(duì)能夠降低色度，對(duì)COD有較好的去除效果，同時(shí)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(jí)處理的基礎(chǔ)上，采用臭氧催化氧化-曝氣生物濾池的聯(lián)合工藝進(jìn)行深度處理，研究表明，在進(jìn)水COD不大于250mg，NH3-N不大于59.9mg/L時(shí)，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(dá)標(biāo)排放。相似地，余海晨等、李京京等也將臭氧催化氧化技術(shù)生物處理結(jié)合應(yīng)用于石油廢水的處理中。

　　5、結(jié)論

　　臭氧催化氧化技術(shù)在處理高濃度、難降解有機(jī)廢水中廣泛應(yīng)用，對(duì)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(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合廢水特性，選擇合適的催化劑，確定運(yùn)行參數(shù)。此外，臭氧催化氧化技術(shù)與其他污水處理技術(shù)聯(lián)用時(shí)，工藝流程的設(shè)計(jì)對(duì)于處理效果、控制成本至關(guān)重要，合理的處理工藝既能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境效益，也可以降低處理成本，取得經(jīng)濟(jì)效益。