臭氧氧化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑（E0=2.07V）可以對(duì)水中的有機(jī)物和無機(jī)物進(jìn)行氧化分解。傳統(tǒng)的臭氧氧化技術(shù)多用于殺菌消毒、去除飲用水或二級(jí)出水中的微生物，隨著臭氧發(fā)生器技術(shù)的提高，空氣可以直接作為產(chǎn)生臭氧的氣體在一定程度上降低了臭氧成本。近年來被廣泛應(yīng)用于污水處理的研究。通常認(rèn)為臭氧氧化水中有機(jī)物有兩種方式。

1、 直接氧化

臭氧分子可以產(chǎn)生兩種結(jié)構(gòu)形式，可作為親電試劑也可以作為親核試劑參加反應(yīng)。一般認(rèn)為直接氧化有機(jī)物可以發(fā)生親電取代反應(yīng)、親核加成反應(yīng)以及環(huán)加成反應(yīng)。發(fā)生順序?yàn)椋烘湡N＞胺＞酚＞多環(huán)芳香烴＞醇＞醛＞鏈烷烴。

臭氧分子兩種結(jié)構(gòu)

2、 間接氧化

臭氧本身在水中是很不穩(wěn)定的，很容易發(fā)生分解反應(yīng)。分解過程分別為鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止。在分解的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生氧化性更強(qiáng)的活性自由基，特別是羥基自由基。這一過程也與水的pH、溫度、無機(jī)物和有機(jī)物含量有關(guān)，另外水中存在一些物質(zhì)可以促進(jìn)或阻礙自由基的形成。根據(jù)作用不同可以分為誘發(fā)劑、促進(jìn)劑和抑制劑。誘發(fā)劑是可以與臭氧反應(yīng)生成自由基的物質(zhì)，例如H2O2、OH-和紫外光等；促進(jìn)劑是那些和羥基反應(yīng)促發(fā)自由基反應(yīng)的物質(zhì)，如某腐殖酸、二價(jià)鐵、甲醇等物質(zhì)；抑制劑則是在臭氧分解過程中能消耗HO-發(fā)生鏈?zhǔn)浇K止反應(yīng)的試劑，如HCO3-、PO4、叔丁醇等。

雖然臭氧氧化已經(jīng)在諸多領(lǐng)域有應(yīng)用，但是單獨(dú)的臭氧氧化技術(shù)卻因?yàn)楸旧淼娜毕菹拗屏似浯蠓秶膽?yīng)用，比如：臭氧氧化具有選擇性、很難將有機(jī)物完全礦化、在水中的低溶解度導(dǎo)致利用率不高、過程中生成小分子酸等。

為了克服單獨(dú)使用臭氧氧化技術(shù)的缺點(diǎn)，研究人員從兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。一方面通過與其他技術(shù)耦合來提高臭氧分解的效率，如耦合紫外光、電化學(xué)等；另一方面則是加入催化劑來提高臭氧的分解速率，如加入Fe2+、Mn2+等，然而均相催化劑需要對(duì)加入的金屬離子進(jìn)行后續(xù)處理，這一過程必然增加處理成本。為了改進(jìn)這一技術(shù)，非均相催化臭氧氧化應(yīng)運(yùn)而生。

在非均相臭氧催化的研究中，主要影響因素有溶液的pH值、反應(yīng)溫度、臭氧用量、催化劑用量以及液體中的天然有機(jī)質(zhì)和無機(jī)離子等，科力邇科技在深入研究非均相臭氧催化氧化作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，將多種活性金屬氧化物、高孔隙率微孔成型技術(shù)、親水改性抗污染、防堵塞等技術(shù)有機(jī)結(jié)合，針對(duì)不同領(lǐng)域的有機(jī)廢水，開發(fā)出高效非均相臭氧催化劑。

高效非均相臭氧催化劑

結(jié)合臭氧催化氧化-旋流一體化技術(shù)，研發(fā)CDOF(Cyclonic Dissolved Ozone Flotation unit)旋流溶氣氣浮一體化裝置，創(chuàng)造性地將臭氧高級(jí)氧化技術(shù)、旋流技術(shù)和溶氣氣浮技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)各種難處理廢水高效綜合去除。

該裝置綜合運(yùn)用臭氧多重催化氧化技術(shù)（均相和非均相催化）、旋流技術(shù)、溶氣氣浮技術(shù)、全密閉全自動(dòng)帶壓催化氧化技術(shù)、超臨界催化氧化和高效非均相催化劑、空化超臨界催化、高效絮凝等技術(shù)于一體，對(duì)各種污染物綜合處理效果好。

CDOF裝置及應(yīng)用案例

該套污水處理裝置臭氧利用率高，反應(yīng)速率快、時(shí)間短，占地面積小，配套設(shè)施少，自動(dòng)化程度高，安全環(huán)保，綜合投資低，可廣泛運(yùn)用于石油煉化污水、新能源行業(yè)污水、市政垃圾滲濾液等行業(yè)污水處理，為不同領(lǐng)域的廢水治理給出專業(yè)解決方案。