目前，污水深度處理工藝工程可行技術(shù)并不多：活性炭吸附、其它化學(xué)吸附劑、芬頓法屬氧化、膜法和曝氣生物濾池等工藝，雖然各有各的優(yōu)點(diǎn)，但也有一定的局限性，相比來(lái)說(shuō)，催化臭氧氧化是綠色工藝。
1、為什么說(shuō)，污水深度處理工藝工程可行技術(shù)并不多？
簡(jiǎn)述幾個(gè)工藝。活性炭吸附：水處理效果是好的，除費用高外，主要是需要再生廢炭量達萬(wàn)分之十左右，活性炭再生工藝是個(gè)問(wèn)題；其它化學(xué)吸附劑：脫附需要酸堿，脫附液達3 – 5%，同樣是難題。芬頓法屬氧化，有機物去除效果尚好，但硫酸亞鐵加量上千ppm，還有雙氧水和液堿等，僅去除了一百ppm左右的COD，產(chǎn)泥量和產(chǎn)鹽量越來(lái)越是問(wèn)題。膜法和曝氣生物濾池都有其局限性。
2、為什么說(shuō)，催化臭氧氧化是綠色工藝？
從原理上，催化臭氧工藝與芬頓工藝氧化有機物的方法是相同的，都是依靠•OH。但產(chǎn)生•OH的途徑不同。芬頓工藝是在酸性條件下依靠Fe2+催化H2O2，屬同相催化。不僅要加化學(xué)藥劑，中和后產(chǎn)生大量的鐵泥和硫酸根。而催化臭氧依靠的是“過(guò)渡金屬化合物”，催化劑是固相，異相催化，真正意義的催化劑，且在pH中性條件下催化，不產(chǎn)泥、不產(chǎn)鹽。
3、應用于深度處理，為什么臭氧一定要催化？
臭氧雖然是種強氧化劑，能氧化很多種有機物。但要搞清楚一個(gè)概念：能氧化，并不等于能徹底氧化。將大分子有機物氧化成小分子醇、醛、有機酸等，有機物并沒(méi)有去除，甚至TOC值沒(méi)有變化。何況，臭氧并不能直接氧化生化出水中很多種有機物。大量實(shí)驗表明，臭氧的直接氧化對大部分廢水的生化出水，COD去除率僅10 – 20%。而催化后，臭氧分解產(chǎn)生•OH，不僅氧化能力更強，氧化有機物的種類(lèi)也更多。
4、為什么說(shuō)，催化臭氧在深度處理中應用是種新工藝？
曾有工程界人士認為，在水處理中臭氧的應用有大量的工程實(shí)踐，即指臭氧在給水中的消毒與在工業(yè)廢水中的脫色。但臭氧在深度處理中應用，與前兩者完全不同。消毒，僅需破壞細胞的生理功能，不需要改變有機物分子形態(tài)；脫色，也僅需要改變分子結構中顯色基團；而深度處理要求將有機物徹底氧化。在投加量上，消毒僅需2 – 3 ppm；而在深度處理中需投加上百個(gè)ppm；更需要使用催化劑。
5、鐵基催化劑有什么特點(diǎn)？有幾種？
“過(guò)渡金屬的化合物是臭氧催化劑”。鐵，是過(guò)渡金屬，它的化合物也是催化劑。據報道：Fe3O4、Fe2O3都有催化功能。我們開(kāi)發(fā)的催化劑主要涉及FeOOH，FeOOH有各種晶型，α-、γ-、β-、ε-等等，已取得發(fā)明授權的催化劑種類(lèi)有四種：(1)鐵礦與木屑還原焙燒形成顆粒，再經(jīng)表面改性；(2)由芬頓鐵泥制備的FeOOH；(3)由紅土鎳礦分離制備的FeOOH；(4)鐵屑表面改性。
關(guān)于純物質(zhì)的催化能力，有種學(xué)術(shù)觀(guān)點(diǎn)認為：固相中有OH的過(guò)渡金屬化合物，易于催化形成•OH。但各種催化成份的催化能力，在工程實(shí)踐的意義并不大，主要是催化劑總量。
大部分通過(guò)浸漬、燒結制備的催化劑，催化成份的量?jì)H有幾十個(gè)微米厚。我們的催化劑與之不同，第(2)、(3)種里外都是有效的催化成份。第(1)、(4)種在氧化環(huán)境中催化劑表面保持并可重新形成有效的催化成份，所以有持久的催化能力。
6、臭氧在深度處理中的應用，工藝難點(diǎn)在哪里？
臭氧比空氣重，溶解度是氧氣的13倍；關(guān)鍵臭氧不是穩定的氣體，常溫下凈水中的半衰期只有20分鐘，且溫度和雜質(zhì)對臭氧半衰期影響很大，在工業(yè)廢水中一般只有數分鐘。深度處理工藝中關(guān)鍵，是在臭氧無(wú)效分解之前，經(jīng)催化臭氧有效分解產(chǎn)生•OH。因此，反應器單位體積催化劑表面積(與催化劑比表面積概念有所不同)是十分重要的參數。簡(jiǎn)單地說(shuō)：催化劑的量要多；三相傳質(zhì)條件要好。
7、鐵屑基催化劑有什么特點(diǎn)？有什么工藝優(yōu)越？
鐵屑經(jīng)表面經(jīng)改性形成FeOOH，一方面是催化成份，有效地催化臭氧；另一方面又是純化成份，保護鐵屑內的零價(jià)鐵。因此，改性鐵屑在催化臭氧反應器中成為化工意義的填料，且比表面積比商品填料拉西環(huán)、鮑爾環(huán)高出七-八倍。鐵屑基催化劑成品做成規整化填料，或稱(chēng)單元化填料，如“蜂窩或沙琪瑪”形狀，大大提高了工程上的催化效果。
(1)規整化填料，避免了運輸和使用過(guò)程中填料表面相互摩擦，從而保護表面改性所形成的有效催化成份FeOOH；
(2)沙琪瑪狀單元化填料孔隙率雖大，孔隙孔徑卻很小。因為•OH在水中的壽命只有納秒級，即：•OH不可能通過(guò)水流擴散傳質(zhì)，去氧化液相主體有機污染物；只能通過(guò)微觀(guān)傳質(zhì)(如布朗運動(dòng))，就近氧化液體中有機物。孔徑很小的規整化填料為此創(chuàng )造了條件。
順便指出：流化態(tài)的催化劑，若使用量較小，難以起到工程意義的催化效果。
在適宜的參數范圍內對鐵刨花進(jìn)行壓縮，保證鐵屑基規整化填料具有較大的比表面積、較大的孔隙率、較小的孔徑范圍、較大的孔隙連通率，是制作規整化填料的關(guān)鍵。
8、催化臭氧工藝對臭氧發(fā)生器有什么要求？
在臭氧消毒中，臭氧濃度很低，因此對臭氧發(fā)生器沒(méi)有什么要求。在深度處理中，臭氧投加量大；且氧化反應困難，從反應動(dòng)力學(xué)角度，希望臭氧濃度高；因此，供氣濃度高的臭氧發(fā)生器是選擇的方向。隨便說(shuō)一句，即使臭氧濃度很高的供氣，氣體中絕大部分仍然是氧氣。
臭氧發(fā)生器，有的使用純氧源，有的使用空氣源。除臭氧供氣濃度外，空氣源將會(huì )給深度處理中總氮的去除帶來(lái)負面影響，不建議采用。這是我們的研究成果。
9、介紹一下催化臭氧工藝的反應器形式。
效果好的當然是塔式反應器，鋼結構，一般在水量3000M3/d以下時(shí)使用；在水量5000M3/d以上時(shí)，從工程經(jīng)濟考慮，只能使用鋼筋混凝土結構，流型設計為折流式，但水力停留時(shí)間、催化劑量等應適當放大。對于鋼筋混凝土結構的反應器，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出成品的單元化填料。
