臭氧工藝在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

洪方悅 陳甜甜 莫建明

摘要：臭氧工藝是工業(yè)廢水處理的有效手段，確保其工藝應(yīng)用的規(guī)范化，對(duì)于廢水處理效率的保障和質(zhì)量提升具有深刻影響。本文在闡述臭氧工藝廢水處理原理的同時(shí)，就其應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行系統(tǒng)分析，并指出臭氧氧化、臭氧催化氧化、臭氧聯(lián)用及臭氧組合工藝的應(yīng)用前景。期望有利于臭氧工藝應(yīng)用的規(guī)范，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢水處理效益的有效提升。

關(guān)鍵詞：臭氧工藝;廢水處理;原理;應(yīng)用

生態(tài)化發(fā)展理念下，人們愈發(fā)重視廢水的治污處理。然而隨著工業(yè)生產(chǎn)內(nèi)容的豐富，廢水中污染物的種類也日益繁多，成分也復(fù)雜，這對(duì)工業(yè)廢水的處理造成極大的難度。具體而言，面對(duì)著成分較為復(fù)雜的工業(yè)廢水，常規(guī)的污水治理手段已難以實(shí)現(xiàn)污染物的有效去除。基于此，具有強(qiáng)氧化性的臭氧工藝在工業(yè)廢水處理中得以深入應(yīng)用。

一、臭氧工藝廢水處理原理

臭氧工藝是一種全新化的廢水處理手段，其分為直接反應(yīng)和間接反應(yīng)兩種形態(tài)[1] 。其中，臭氧直接反應(yīng)是臭氧分子對(duì)其它化學(xué)物質(zhì)直接作用的過(guò)程，其在降解有機(jī)物不飽和基團(tuán)、發(fā)色基團(tuán)的基礎(chǔ)上，對(duì)不飽和鍵進(jìn)行偶極加成，同時(shí)，其還能在親電取代反應(yīng)作用下，實(shí)現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)中電子云密度較大位置的替換。需要注意的是，選擇性是臭氧分子有機(jī)物的進(jìn)行氧化降解的基本特征，并且當(dāng)有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)飽和時(shí)，臭氧分子不能對(duì)其進(jìn)行氧化降解。

臭氧間接反應(yīng)的適用性較廣，其能有效去除廢水中的污染物。臭氧分子在水中會(huì)產(chǎn)生一定的羥基自由基，這些羥基自由基的氧化電位為2.8V，氧化性能很強(qiáng)，可以與水中的絕大部分有機(jī)物反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)廢水中污染物的降解處理，提高污水凈化效率。

二、臭氧工藝廢水處理的優(yōu)勢(shì)

工業(yè)廢水處理中，廢水的pH值、緩沖體系、溫度、曝氣量、共存物等因素都會(huì)對(duì)處理效率造成直接影響[2] 。臭氧工藝是一種全新化、高效化的污水處理方式，其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用也在不斷拓展。從廢水處理結(jié)果來(lái)看，臭氧工藝不僅實(shí)現(xiàn)了這些影響因素的有效控制和規(guī)避，而且具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

1、抗沖擊負(fù)荷性能突出

抗沖擊負(fù)荷是廢水處理質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。具體而言，在工業(yè)污水處理中，若污泥量維持在一定水平、進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定的情況下，則曝氣池、厭氧反應(yīng)器等反應(yīng)器的處理負(fù)荷不會(huì)發(fā)生變化;而一旦廢水的水質(zhì)發(fā)生較大變化，就會(huì)導(dǎo)致污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷的明顯波動(dòng)，直接影響微生物的處理效率。與傳統(tǒng)處理工藝相比，臭氧工藝可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化，迅速做出調(diào)節(jié)，抗沖擊負(fù)荷的性能較為突出。

2、廢水處理的效率較高

臭氧工藝的應(yīng)用，廢水會(huì)產(chǎn)生以下變化：其一，廢水中的色度明顯降低，確保了凈化出水的清澈。其二，工業(yè)廢水中大量污染物的存在，使得水中含氧量明顯較低。然而在臭氧廢水凈化工藝應(yīng)用后，水中的溶解氧含量會(huì)明顯提升，且糞大腸桿菌數(shù)明顯減少。其三，其不僅實(shí)現(xiàn)了C0D的高效去除，更有效的避免了其他處理工藝過(guò)程中人為增加廢水的電導(dǎo)率和總?cè)芙庑怨腆w含量。從處理結(jié)果來(lái)看，臭氧工藝的應(yīng)用使得廢水的可生化性得到提升，能夠直接進(jìn)行二級(jí)生化處理，確保了廢水生化處理的效率。

3、廢水處理的效益較好

廢水處理的效益突出是臭氧工藝應(yīng)用的另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。一方面，臭氧工藝不會(huì)產(chǎn)生污泥，二次污染較小;另一方面，與其它處理工藝相比，自動(dòng)化控制水平高，其過(guò)程控制更加簡(jiǎn)單便捷，且廢水處理的操作效率得有有效提升。自動(dòng)化控制的運(yùn)營(yíng)模式已成為廢水處理行業(yè)的重要趨勢(shì)。

三、臭氧工藝在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

生態(tài)化、循環(huán)化、可持續(xù)化是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的重要特征。受其影響，工業(yè)企業(yè)對(duì)于廢水處理過(guò)程的控制更加嚴(yán)格，也有效地促進(jìn)了廢水處理工藝的完善與應(yīng)用。就單獨(dú)的臭氧工藝而言，臭氧氧化、臭氧催化氧化、臭氧聯(lián)用等組合工藝已成為重要的應(yīng)用形式。

1、臭氧氧化工藝

工業(yè)廢水中不僅具有較多的C0DCr、銨根離子，而且色度較為明顯;其不僅會(huì)對(duì)水域周邊環(huán)境造成影響，更直接阻礙了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程。臭氧氧化工藝基于臭氧廢水處理而產(chǎn)生，其能在廢水中C0DCr、銨根離子、色度去除的同時(shí)，提升廢水的可生化性，并改善污泥性能;故而具有良好的應(yīng)用前景。譬如在已內(nèi)酰胺廢水和高濃度廢水物化生化出水凈化處理中，若將臭氧添加量保持在100mg/L，則兩者的C0DCr和色度會(huì)發(fā)生以下變化（見(jiàn)表1）。此外，從其可生化性、污泥絮體性狀、沉降性能等指標(biāo)來(lái)看，都得到了一定改善。

2、臭氧催化氧化

臭氧催化氧化是臭氧間接反應(yīng)的重要形式，其能在催化劑引入的同時(shí)，進(jìn)行自身分子結(jié)構(gòu)的分解，從而能有效快速地產(chǎn)生大量的自由基;這些羥基自由基多屬于活性中間體，能夠?qū)崿F(xiàn)臭氧氧化能力的提升。與單獨(dú)地臭氧氧化工藝相比，臭氧催化氧化在提升臭氧利用效率的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了臭氧投加量的有效控制，使得污水處理成本降低。此外，催化氧化反應(yīng)對(duì)于水中礦化物具有明顯的降解作用，能確保COD的去除。特別注意的是，催化劑是臭氧催化氧化工藝控制的重點(diǎn)所在，催化劑能否保持活性是重要指標(biāo)。工藝人員應(yīng)對(duì)其活性保持時(shí)間進(jìn)行摸索，維持其活性的長(zhǎng)期穩(wěn)定，保障處理工藝的效率穩(wěn)定。

3、臭氧聯(lián)合技術(shù)

臭氧聯(lián)合技術(shù)是工業(yè)廢水處理的重要方式，通常可與超聲波、H202、紫外光等進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用 [3] 。臭氧與超聲波聯(lián)合中，污水中的有機(jī)物得以有效降解;同時(shí)部分有害的有機(jī)物會(huì)被分解轉(zhuǎn)化為比原有有機(jī)物毒性更小、可生化性能更佳的物質(zhì)，是污水除臭、殺菌和凈化功能的有效保證。而在臭氧與H202聯(lián)合中，臭氧會(huì)與H202產(chǎn)生協(xié)同作用，相互促進(jìn)產(chǎn)生羥基自由基，處理效率遠(yuǎn)高于單獨(dú)的工藝。從處理效果來(lái)看，臭氧與H202聯(lián)合不僅提高B/C比，也有效降低廢水毒性，廢水凈化效率明顯提升。研究表明，工業(yè)廢水處理中，臭氧工藝的COD去除率為44%～55%;而在臭氧/H202聯(lián)合應(yīng)用下，COD的去除率可達(dá)到70%～85%，處理效果較為突出。

4、臭氧組合工藝

在單純的臭氧工藝應(yīng)用中，雖然能實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的氧化降解，提升廢水可生化性，但礦化處理不夠徹底。基于此，臭氧組合工藝在工業(yè)廢水處理中得以廣泛應(yīng)用。目前，臭氧+曝氣生物濾池組合工藝、臭氧+生物活性炭法、臭氧/U V+生物活性炭法是其組合應(yīng)用的三種重要形態(tài)。在其支撐下，臭氧工藝的應(yīng)用過(guò)程得以進(jìn)一步優(yōu)化，更具應(yīng)用前景。

結(jié)論

臭氧工藝可有效應(yīng)用于工業(yè)廢水處理。實(shí)踐過(guò)程中，工藝人員只有充分理解臭氧工藝的應(yīng)用原理，并在其影響因素分析，處理特征和優(yōu)勢(shì)把控的基礎(chǔ)上，結(jié)合臭氧催化氧化、臭氧聯(lián)用及臭氧組合等工藝的具體應(yīng)用，才能確保臭氧工藝應(yīng)用的合理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢水處理效率的有效提升。

參考文獻(xiàn)：

[1] 車承丹.臭氧工藝在市政污水和工業(yè)廢水深度處理中的研究與應(yīng)用[J].凈水技術(shù)，2018，37（4）：53-59.

[2] 王仕文，張連波，謝陳鑫.臭氧耦合電催化氧化污水深度處理技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[J].廣東化工，2018，v.45;No.371（9）：162-164.

[3] 謝東.臭氧曝氣生物濾池深度處理印染廢水的試驗(yàn)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（15）：71-72.

作者簡(jiǎn)介：

洪方悅（1987年6月—），男，漢族，籍貫浙江玉環(huán)，碩士研究生，工程師，主要從事污水處理設(shè)計(jì)