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臭氧催化氧化技術(shù),你不能不知道的十大問(wèn)答


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。 臭氧催化氧化技術(shù),你不能不知道的十大問(wèn)答 7 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。

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