龍安泰環(huán)保 | 臭氧催化氧化工藝在污水廠提標(biāo)應(yīng)用淺談

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，我國城市污水處理面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。早期建設(shè)的污水處理廠和污水處理設(shè)施由于設(shè)計處理能力不足、處理工藝落后，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有需求，嚴(yán)重影響了城鎮(zhèn)化進程。針對這種情況，政府相繼發(fā)布了《水十條》和《城市黑臭水體整治工作指南》，對全國水環(huán)境質(zhì)量的改善及城市黑臭水體的整治提出了時間節(jié)點。 隨著各地方污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，污水處理均面臨著提標(biāo)改造的問題，即使是市政污水處理廠，有時來水也會混入一定比例的工業(yè)廢水，使得原水組分比較復(fù)雜，難降解有機物含量較高，尤其是水體中難降解的有毒有害有機物含量的增加，增大了對污水處理廠深度處理技術(shù)選擇的難度，也對污水處理廠的提標(biāo)改造工作影響很大。這對污水處理廠提標(biāo)改造中CODCr 達(dá)標(biāo)造成很大的困難。

據(jù)此，需要采用比常規(guī)生化處理工藝更有效的處理技術(shù)。近年來，高級氧化技術(shù)在污水處理廠的深度處理中的應(yīng)用越來越多，常用到的技術(shù)包括Fenton試劑氧化技術(shù)、電催化氧化以及臭氧氧化技術(shù)等。其中，Fenton試劑氧化技術(shù)是在酸性條件下利用Fe2+催化H2O2產(chǎn)生氧化性強、無反應(yīng)選擇性的羥基自由基（·OH，氧化還原電位為2.80V），它能將難降解有機物氧化成二氧化碳、水，或者將有毒有害物質(zhì)氧化成無害的物質(zhì)；但該技術(shù)的缺點是引入雜鹽，反應(yīng)條件苛刻，運營費用較高。電催化氧化技術(shù)在工程化的應(yīng)用過程中，尚存在氧化降級效率較低、運行成本偏高的問題。在這些高級氧化技術(shù)中，值得一提的是臭氧氧化技術(shù)或臭氧催化氧化技術(shù)。臭氧氧化技術(shù)也是利用羥基自由基（·OH）去除廢水中難降解有機物。臭氧在被發(fā)現(xiàn)之后的一百多年里主要用于水體消毒，直到1998年，日本首個臭氧深度處理污水廠示范工程開始運行。由于其清潔無污染、氧化效率高、操作簡單等優(yōu)點，已經(jīng)成為去除廢水中高穩(wěn)定性、難降解有機物的關(guān)鍵技術(shù)之一，在污水處理廠提標(biāo)改造廢水深度處理過程中獲得了越來越多的青睞。

國內(nèi)學(xué)者利用臭氧在多種行業(yè)廢水進行深度處理試驗，發(fā)現(xiàn)臭氧對CODCr去除率相對較低，在10%～20%。這是因為臭氧直接與有機物的反應(yīng)選擇性較強，在低濃度和短時間內(nèi)，也不可能完全礦化污染物，且產(chǎn)生的中間產(chǎn)物會影響臭氧的進一步氧化，因此，為了提高臭氧利用效率，需要進行大量的改善或深入研究。

臭氧催化劑氧化是目前研究最多的一種臭氧催化氧化技術(shù)，按照反應(yīng)相態(tài)可以分為均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。

針對單純臭氧氧化效率低，利用率低等特點，由山東龍安泰環(huán)保科技有限公司聯(lián)合多家院校，科研單位耗費多年終研發(fā)出非均相臭氧氧化技術(shù)。非均相臭氧氧化是利用非均相催化劑，利用固體催化劑協(xié)同臭氧氧化可以降低反應(yīng)活化能或改變反應(yīng)歷程，從而達(dá)到深度氧化、最大限度地去除有機污染物的目的。提高了臭氧的利用率和氧化能力，避免了單一臭氧效率不高的缺點。其特點如下：

（1）精心篩選催化填料的載體及活性組分，保證臭氧氧化效應(yīng)持續(xù)高效。

（2）采用多種金屬氧化物為催化組分，加強催化劑對不同廢水的適應(yīng)性的同時提高催化活性，高溫?zé)Y(jié)技術(shù)在保證活性組分高利用率高附著度的同時，效減少催化填料流失率，防止二次污染。

（3）采用復(fù)合多孔硅鋁材料為催化劑載體，并摻雜不易流失催化組分，提高催化劑的穩(wěn)定性能。載體制備采用特殊粘合材料，機械強度大、使用壽命長。

（4）無損耗，無需定期投加。

（5）可以催化臭氧在水中的自分解，增加水中產(chǎn)生的·OH 濃度，從而提高臭氧氧化效果，氧化效率比單純臭氧氧化提高 2～4 倍。

（6）可以降低反應(yīng)活化能或改變反應(yīng)歷程，從而達(dá)到深度氧化、最大限度地去除有機污染物的目的。

對于像污水廠這樣大水量、低含鹽的廢水，采用臭氧催化氧化或臭氧催化氧化+生物濾池工藝是最經(jīng)濟有效的手段。并且該工藝不需要加藥，不產(chǎn)生污泥，沒有二次污染的問題。通過在臭氧體系中投加催化劑，能夠顯著提高臭氧體系產(chǎn)生羥基自由基的能力及改善臭氧直接氧化有機物的能力，是一種針對單獨臭氧氧化效率低而發(fā)展起來的新型技術(shù)。