臭氧催化氧化技術(shù)機理及應(yīng)用介紹

臭氧催化氧化技術(shù)機理及應(yīng)用介紹制藥廢水、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(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(yīng)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(yīng)速率，對有機物的分解更加徹底。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。一、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(yīng)，形成金屬絡(luò)合物，發(fā)生氧化還原反應(yīng)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(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、負載型催化劑。非均相催化氧化的催化劑反應(yīng)機理一般是自由基反應(yīng)機理、表面配位絡(luò)合機理及協(xié)同作用機理。二、臭氧催化氧化技術(shù)在水處理行業(yè)中的應(yīng)用

1、在制藥廢水處理中的應(yīng)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(shù)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?qū)崿F(xiàn)最佳運行條件?？酌麝贿x用γ-Al2O3，以2，4-二甲基苯酚(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)機理，催化劑在pH值為9.0左右時取得最佳的去除效率。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(shù)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。3、在石油廢水處理中的應(yīng)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(shù)與生物技術(shù)聯(lián)用的處理工藝，具有針對性強、反應(yīng)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(shù)與特定菌高效生化技術(shù)相結(jié)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(chǔ)上，采用臭氧催化氧化-曝氣生物濾池