臭氧在污水处理中的应用

催化臭氧氧化技术及其在工业废水处理中的应用

摘 要：由于我国工业化的不断发展，对工业生产后形成的废水进行处理也变成一项迫切需要解决的问题。由于工业生产后产生的废水中含有大量有毒物质，成分复杂，因此，实现对工业生产后的废水有效处理是一项艰巨的任务。臭氧作为一类高清洁、低毒性的氧化剂，在工业废水处理中得到了普遍的应用。通过使用催化剂，臭氧在氧化过程中可以有效地溶解工业废水中的各类物质，生成具备强氧化性的羟基自由基，进而实现有效净化工业废水的目的。

关键词：催化臭氧氧化；工业废水；预处理；深度处理；应用

0引言

近年来，我国水环境污染问题已经得到了显著的改善，但仍然是实现生态环境保护的关键环节。其中，对工业废水的处理尤为重要，其具有种类多、量大、污染力强、成分复杂等特征，尤其是具有较强的毒性和难降解性，一旦未经处理排入水域，将会对环境造成严重破坏，甚至危及人类健康。因此，探索工业废水处理的方法实现目前我国工业发展过程中亟待解决的问题。在这一背景下，催化臭氧氧化技术应运而生，目前，这种技术主要缺乏系统性的应用和总结。基于此，本文通过分析工业废水的预处理单元和深度处理，探索催化臭氧氧化技术在工业废水处理中的应用，以期能够为工业废水处理提供参考。

1 工业废水预处理单元分析

1.1 二级预处理

在工业废水处理中，吸附法、过滤法以及催化臭氧氧化法是常用的方法。然而，前两种方法对于处理溶解性有机物的效率较低，而催化臭氧氧化法不仅可以有效降解有机污染物，还能提高其可生化性，减少后期生物处理的负荷，因此，它在工业生产污水二级预处理中获得了应用。然而，由于颗粒物质的存在，臭氧的损耗会大大增加，因此这种方法不能被广泛应用于二级预处理中，仍有一定的局限性。常见的二级预处理工艺流程如图1所示，

图1 常见的二级预处理流程

本文对催化臭氧氧化技术在工业废水二级预处理单元中的应用进行了总结，从小试研究和中试应用两个层面，分析了不同废水种类的二级预处理成效，在小试研究中，分析了纺织、炼油、制药、农业四个种类的废水处理成效；在中试应用中，分析了化纤、沼液两种废水的处理成效，具体如表1所示。

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臭氧氧化法在污水处理中的应用

作者：谷颖

来源：《中国新技术新产品》2012年第08期

摘 要：随着水污染的日益严重和可利用水资源的不断减少，人们越来越重视城市污水的回用技术。本文叙述了臭氧氧化技术在污水处理中的应用，阐述了臭氧的物理、化学性质和生产臭氧的常规方法，并归纳总结了其在污水处理中的特点。

关键词：臭氧；污水处理；应用

中图分类号：X70 文献标识码：A

1.概述

臭氧是氧的同素异形体，由三个氧原子组成，具有独特的腥臭味，呈现出淡蓝色。臭氧很不稳定，在常温下30分钟左右即可分解为氧气。臭氧、氯和过氧化氢的氧化势(还原电位)分别是2107、1136、1128伏特，三者相比臭氧的氧化能力最强。它可导致不饱和的有机分子断裂，使臭氧分子结合在有机分子的双键上，生成臭氧化物。臭氧化物的自发性分裂产生一个羧基化合物和带有酸性和碱性基的两性离子，后者不稳定，可分解成酸和醛。

2. 臭氧的性质及产生

2.1 臭氧的物理化学性质

臭氧在常温下为蓝色气体，有刺激性特殊气味；液态时为蓝黑色，熔点为-192.5±0.

4℃(760mmHg)，沸点为-111.9±0.3℃(760 mmHg)，气体密度2.114g/L，溶解度为0.68g/ L，溶解系数为0.32。理论上O3的溶解度随温度的升高而降低，它对紫外线的最大吸收波长为254nm，工作环境中允许的最大浓度TCV≤0.1×10-6。臭氧是一种强氧化剂，O3-O2蒸气的还原电位在酸性介质中为-2.07V，在碱性介质中为-1.24V。臭氧在水中的分解速度很快，在含有杂质的水溶液中能迅速回复到氧气的状态，其衰期为5～30min，若水温接近0℃时能更稳定些。

2.2 臭氧的产生

氧气在电子、原子能射线、等离子体和紫外线等射线流的轰击下能分解为氧原子。这种氧原子极不稳定，具有高活性，能很快和氧气结合成三原子的臭氧。目前，生产臭氧的方法大致有：无声放电法、核辐射法、紫外线法(低压汞灯)、等离子体射流法等。电晕放电是利用高速龙源期刊网

臭氧氧化法在处理难降解有机废水中的应用

【摘要】随着工业的发展，生产中排除的各种有毒难降解工业废水成为了污染环境的重要因素之一。本文首先分析了臭氧的氧化机理，进而分析了臭氧氧化法在处理难降解的废水用的具体应用。以期能够为推广使用臭氧氧化法处理废水提工参考。

【关键词】工业废水；降解；高级氧化

一、前言

水资源污染问题一直以来都倍受关注，特别是在这个工业极其发达的今天，工业生产排出的有毒难降解废水被排入河流之后，直接导致了周边的环境受到污染，破坏了水资源。因此，推广使用臭氧氧化法来为处理污水，使工业废水达标排放，这是有效保护环境的可靠措施。

二、臭氧的氧化机理

臭氧氧化处理有机废水机理在处理过程中,臭氧和水中与污染成分的相互作用很复杂,液相中臭氧与污染成分间的相互作用过程可由以下一系列单元过程组成:臭氧从气相中扩散到相间界面处,在界面附近两相中的反应物质浓度相同时都会在界面处建立物理平衡;臭氧从相间界面上扩散进入液相中;液相中的化学反应;由于浓度梯度而造成的初始存在于液相中的物质扩散及在液相范围内反应产物的扩散。通过各种物化和生化作用,臭氧可以与水中有机物质反应,将非极性物质转变为极性物质,将高分子有机物转变为低分子有机物,将亲水性有机胶团转变为疏水性易凝聚过滤的无机物。在水中,臭氧与有机物的反应很复杂。臭氧可以氧化降解多种有机物,在稀水溶液中,芳香族化合物的臭氧氧化反应分为两个阶段,第一阶段反应快、耗氧量大,可使原物质降解,芳香性消失;第二阶段反应慢,耗臭氧量小,主要是对脂族化合物的臭氧化。对含有双键的烯烃类有机物,臭氧易与其进行1,3-偶极加成反应。其实,臭氧氧化有机物的反应机理远非如此简单,但是,这些足以作为工程实验的依据了。具体反应方程式如下:有机物中间产物产物。

三、臭氧氧化法技术

臭氧氧化法技术，就是通过臭氧氧化与各种水处理技术组合，形成氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基的氧化技术。它可以产生非常活跃的羟基自由基OH并诱发链式反应：由于具有很高的氧化还原电位。羟基自由基无选择性地与水中有机污染物作用，将其矿化：它可与大多数有机物反应，反应条件要求不高，一般在常温常压下即可进行。在以提高OH生成量和生成速度为主要研究内容的方法的基础上，臭氧高级氧化技术得到了长足的发展，如紫外催化臭氧化、碱催化臭氧化和多相催化臭氧化等。

Science and Technology & Innovation｜科技与创新 2024年 第05期

DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.05.004

臭氧接触池在高排放标准市政污水厂中的应用

杜梦婵，王洪刚，程树辉，李 晓

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京 100082）

摘 要：城市污水处理厂排放标准随着环境保护要求的提高而不断严格。某市政污水厂进水含部分工业废水，同时出水COD（化学需氧量）标准比GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准更高，对水厂COD削减能力提出了更高要求，水厂深度处理工艺需要强化。比较了臭氧氧化工艺和活性炭吸附工艺2种设计方案，因为臭氧接触氧化的处理能力可以满足需求并且清洁无二次污染，流程相对简单、运行维护相对简便经济，所以比臭氧催化氧化法和活性炭吸附法更适合本工程的情况。介绍了采用臭氧接触氧化法时臭氧接触池的设计要点，相较臭氧催化氧化法，可节约工程投资、节省占地。 关键词：市政污水厂；高排放标准；难生物降解COD；臭氧接触池中图分类号：X793 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）05-0015-05

城市近郊产业园的建设使地区新建污水处理设施

除满足生活污水的处理需求外，还要考虑产业园区的

工业废水。一方面，当工业废水排入时，市政污水厂进

水COD的组分变得更为复杂，其难降解有机物比例有

所升高；另一方面，环境保护要求日益提高，污水厂出

水排放标准也随之日渐严格[1]。

以上2个方面的因素对污水厂的COD削减能力提

出了更高要求。安徽省某市政污水厂来水中包含以造

纸工业废水为主的综合工业废水，难生物降解COD较

高，而出水COD标准严于GB 18918—2002《城镇污水

处理厂污染物排放标准》（以下简称“国标”）一级A标

准，比目前大部分污水厂出水标准更严格[2-4]。二级处

理加常规深度处理措施不足以达到排放标准对处理程