臭氧催化氧化技術(shù)，你不能不知道的十大問(wèn)答

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。芬頓法屬高級氧化，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。

臭氧是單級反應，對于不飽和鍵的氧化能力非常強，無(wú)選擇性的氧化， 沒(méi)法進(jìn)一步氧化單鍵，其礦化能力比較弱，相當于只干了“一半活”。

加入催化劑的效果：

1、增強利用率；

2、提高礦化能力（部分轉化為氫氧自由基，持續、 鏈狀反應）；

3、降低活化能；

4、提高生化性。

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。

順便說(shuō)一句，給水中臭氧—活性炭工藝，活性炭主要是吸附功能并作為微生物載體；臭氧則氧化分解水源水中的腐殖酸類(lèi)大分子有機物。活性炭并不是臭氧的催化劑，否則微生物功能受到損害。

5

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。

6

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。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。

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5000m3/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，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出成品的單元化填料。

8

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。

9

在深度處理工藝選擇上，傳統芬頓和臭氧催化氧化有什么區別？

1）從操作簡(jiǎn)便性上，傳統芬頓需要先調酸在加藥在調堿，操作復雜；臭氧催化氧化操作簡(jiǎn)單，不用加藥；

2）從二次污水上看，傳統芬頓有污泥的產(chǎn)生，會(huì )造成二次污染，污泥處置 也很麻煩，臭氧催化沒(méi)有二次污染；

3）從成本上來(lái)看，傳統芬頓運行成本高；臭氧催化成本相對較低。

10

催化臭氧工藝在各行業(yè)工業(yè)廢水的應用情況

水質(zhì)不同，催化臭氧氧化的效果差距很大，即使同一行業(yè)的廢水，效果也有很大的差異，解決這一問(wèn)題的方法就是小試實(shí)驗。實(shí)踐結果：（1）絕大部分的廢水（約占99%），催化后均提高了COD的去除率；（2）大部分工業(yè)廢水，經(jīng)催化后COD的去除率提高幅度約60 – 150%左右；大部分工業(yè)廢水，經(jīng)50至120分鐘的催化臭氧氧化，COD的去除率在50 – 70%之間。我們已做過(guò)多種行業(yè)廢水的中試研究（塔高8米，處理水量在100m3/d左右），包括印染廢水、煤化工廢水、精細化工（農藥、醫藥）廢水、電子（液晶顯示）行業(yè)廢水等。萬(wàn)噸級廢水處理，已有數項工程施工、驗收。