龙安泰环保 | 臭氧催化氧化工艺在污水厂提标应用浅谈

随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，我国城市污水处理面临严峻挑战。早期建设的污水处理厂和污水处理设施由于设计处理能力不足、处理工艺落后，已经无法满足现有需求，严重影响了城镇化进程。针对这种情况，政府相继发布了《水十条》和《城市黑臭水体整治工作指南》，对全国水环境质量的改善及城市黑臭水体的整治提出了时间节点。 随着各地方污染物排放标准的发布，污水处理均面临着提标改造的问题，即使是市政污水处理厂，有时来水也会混入一定比例的工业废水，使得原水组分比较复杂，难降解有机物含量较高，尤其是水体中难降解的有毒有害有机物含量的增加，增大了对污水处理厂深度处理技术选择的难度，也对污水处理厂的提标改造工作影响很大。这对污水处理厂提标改造中CODCr 达标造成很大的困难。

据此，需要采用比常规生化处理工艺更有效的处理技术。近年来，高级氧化技术在污水处理厂的深度处理中的应用越来越多，常用到的技术包括Fenton试剂氧化技术、电催化氧化以及臭氧氧化技术等。其中，Fenton试剂氧化技术是在酸性条件下利用Fe2+催化H2O2产生氧化性强、无反应选择性的羟基自由基（·OH，氧化还原电位为2.80V），它能将难降解有机物氧化成二氧化碳、水，或者将有毒有害物质氧化成无害的物质；但该技术的缺点是引入杂盐，反应条件苛刻，运营费用较高。电催化氧化技术在工程化的应用过程中，尚存在氧化降级效率较低、运行成本偏高的问题。在这些高级氧化技术中，值得一提的是臭氧氧化技术或臭氧催化氧化技术。臭氧氧化技术也是利用羟基自由基（·OH）去除废水中难降解有机物。臭氧在被发现之后的一百多年里主要用于水体消毒，直到1998年，日本首个臭氧深度处理污水厂示范工程开始运行。由于其清洁无污染、氧化效率高、操作简单等优点，已经成为去除废水中高稳定性、难降解有机物的关键技术之一，在污水处理厂提标改造废水深度处理过程中获得了越来越多的青睐。

国内学者利用臭氧在多种行业废水进行深度处理试验，发现臭氧对CODCr去除率相对较低，在10%～20%。这是因为臭氧直接与有机物的反应选择性较强，在低浓度和短时间内，也不可能完全矿化污染物，且产生的中间产物会影响臭氧的进一步氧化，因此，为了提高臭氧利用效率，需要进行大量的改善或深入研究。

臭氧催化剂氧化是目前研究最多的一种臭氧催化氧化技术，按照反应相态可以分为均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。

针对单纯臭氧氧化效率低，利用率低等特点，由山东龙安泰环保科技有限公司联合多家院校，科研单位耗费多年终研发出非均相臭氧氧化技术。非均相臭氧氧化是利用非均相催化剂，利用固体催化剂协同臭氧氧化可以降低反应活化能或改变反应历程，从而达到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。提高了臭氧的利用率和氧化能力，避免了单一臭氧效率不高的缺点。其特点如下：

（1）精心筛选催化填料的载体及活性组分，保证臭氧氧化效应持续高效。

（2）采用多种金属氧化物为催化组分，加强催化剂对不同废水的适应性的同时提高催化活性，高温烧结技术在保证活性组分高利用率高附着度的同时，效减少催化填料流失率，防止二次污染。

（3）采用复合多孔硅铝材料为催化剂载体，并掺杂不易流失催化组分，提高催化剂的稳定性能。载体制备采用特殊粘合材料，机械强度大、使用寿命长。

（4）无损耗，无需定期投加。

（5）可以催化臭氧在水中的自分解，增加水中产生的·OH 浓度，从而提高臭氧氧化效果，氧化效率比单纯臭氧氧化提高 2～4 倍。

（6）可以降低反应活化能或改变反应历程，从而达到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。

对于像污水厂这样大水量、低含盐的废水，采用臭氧催化氧化或臭氧催化氧化+生物滤池工艺是最经济有效的手段。并且该工艺不需要加药，不产生污泥，没有二次污染的问题。通过在臭氧体系中投加催化剂，能够显著提高臭氧体系产生羟基自由基的能力及改善臭氧直接氧化有机物的能力，是一种针对单独臭氧氧化效率低而发展起来的新型技术。