臭氧工藝在工業廢水處理中的應用①

洪方悅 陳甜甜 莫建明

摘要：臭氧工藝是工業廢水處理的有效手段，確保其工藝應用的規范化，對于廢水處理效率的保障和質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，就其應用的優勢進行系統分析，并指出臭氧氧化、臭氧催化氧化、臭氧聯用及臭氧組合工藝的應用前景。期望有利于臭氧工藝應用的規范，進而實現廢水處理效益的有效提升。

關鍵詞：臭氧工藝;廢水處理;原理;應用

生態化發展理念下，人們愈發重視廢水的治污處理。然而隨著工業生產內容的豐富，廢水中污染物的種類也日益繁多，成分也復雜，這對工業廢水的處理造成極大的難度。具體而言，面對著成分較為復雜的工業廢水，常規的污水治理手段已難以實現污染物的有效去除。基于此，具有強氧化性的臭氧工藝在工業廢水處理中得以深入應用。

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，其分為直接反應和間接反應兩種形態[1]。其中，臭氧直接反應是臭氧分子對其它化學物質直接作用的過程，其在降解有機物不飽和基團、發色基團的基礎上，對不飽和鍵進行偶極加成，同時，其還能在親電取代反應作用下，實現分子結構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物的進行氧化降解的基本特征，并且當有機物分子結構飽和時，臭氧分子不能對其進行氧化降解。

臭氧間接反應的適用性較廣，其能有效去除廢水中的污染物。臭氧分子在水中會產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，可以與水中的絕大部分有機物反應，實現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勢

工業廢水處理中，廢水的pH值、緩沖體系、溫度、曝氣量、共存物等因素都會對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，其在工業廢水處理中的應用也在不斷拓展。從廢水處理結果來看，臭氧工藝不僅實現了這些影響因素的有效控制和規避，而且具有以下應用優勢：

1、抗沖擊負荷性能突出

抗沖擊負荷是廢水處理質量評價的重要指標之一。具體而言，在工業污水處理中，若污泥量維持在一定水平、進水水質穩定的情況下，則曝氣池、厭氧反應器等反應器的處理負荷不會發生變化;而一旦廢水的水質發生較大變化，就會導致污泥負荷和容積負荷的明顯波動，直接影響微生物的處理效率。與傳統處理工藝相比，臭氧工藝可根據進水水質的變化，迅速做出調節，抗沖擊負荷的性能較為突出。

2、廢水處理的效率較高

臭氧工藝的應用，廢水會產生以下變化：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用后，水中的溶解氧含量會明顯提升，且糞大腸桿菌數明顯減少。其三，其不僅實現了C0D的高效去除，更有效的避免了其他處理工藝過程中人為增加廢水的電導率和總溶解性固體含量。從處理結果來看，臭氧工藝的應用使得廢水的可生化性得到提升，能夠直接進行二級生化處理，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用的另一個重要優勢。一方面，臭氧工藝不會產生污泥，二次污染較小;另一方面，與其它處理工藝相比，自動化控制水平高，其過程控制更加簡單便捷，且廢水處理的操作效率得有有效提升。自動化控制的運營模式已成為廢水處理行業的重要趨勢。

三、臭氧工藝在工業廢水處理中的應用

生態化、循環化、可持續化是當前工業生產的重要特征。受其影響，工業企業對于廢水處理過程的控制更加嚴格，也有效地促進了廢水處理工藝的完善與應用。就單獨的臭氧工藝而言，臭氧氧化、臭氧催化氧化、臭氧聯用等組合工藝已成為重要的應用形式。

1、臭氧氧化工藝

工業廢水中不僅具有較多的C0DCr、銨根離子，而且色度較為明顯;其不僅會對水域周邊環境造成影響，更直接阻礙了循環經濟的發展進程。臭氧氧化工藝基于臭氧廢水處理而產生，其能在廢水中C0DCr、銨根離子、色度去除的同時，提升廢水的可生化性，并改善污泥性能;故而具有良好的應用前景。譬如在已內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和色度會發生以下變化（見表1）。此外，從其可生化性、污泥絮體性狀、沉降性能等指標來看，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的重要形式，其能在催化劑引入的同時，進行自身分子結構的分解，從而能有效快速地產生大量的自由基;這些羥基自由基多屬于活性中間體，能夠實現臭氧氧化能力的提升。與單獨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，也實現了臭氧投加量的有效控制，使得污水處理成本降低。此外，催化氧化反應對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所在，催化劑能否保持活性是重要指標。工藝人員應對其活性保持時間進行摸索，維持其活性的長期穩定，保障處理工藝的效率穩定。

3、臭氧聯合技術

臭氧聯合技術是工業廢水處理的重要方式，通常可與超聲波、H202、紫外光等進行聯合應用 [3]。臭氧與超聲波聯合中，污水中的有機物得以有效降解;同時部分有害的有機物會被分解轉化為比原有有機物毒性更小、可生化性能更佳的物質，是污水除臭、殺菌和凈化功能的有效保證。而在臭氧與H202聯合中，臭氧會與H202產生協同作用，相互促進產生羥基自由基，處理效率遠高于單獨的工藝。從處理效果來看，臭氧與H202聯合不僅提高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，工業廢水處理中，臭氧工藝的COD去除率為44%～55%;而在臭氧/H202聯合應用下，COD的去除率可達到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用中，雖然能實現有機物的氧化降解，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廢水處理中得以廣泛應用。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用的三種重要形態。在其支撐下，臭氧工藝的應用過程得以進一步優化，更具應用前景。

結論

臭氧工藝可有效應用于工業廢水處理。實踐過程中，工藝人員只有充分理解臭氧工藝的應用原理，并在其影響因素分析，處理特征和優勢把控的基礎上，結合臭氧催化氧化、臭氧聯用及臭氧組合等工藝的具體應用，才能確保臭氧工藝應用的合理，進而實現廢水處理效率的有效提升。

參考文獻：

[1]車承丹. 臭氧工藝在市政污水和工業廢水深度處理中的研究與應用[J]. 凈水技術，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的工業應用[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研究[J]. 科技創新與應用， 2017（15）：71-72.

作者簡介：

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