摘要：工业废水中普遍含有大量COD高且生物降解性不高，甚至具有活性污泥抑制性的物质。对于此类废水，采用传统的一级处理、二级处理已经很难达到日趋严格的废水环保排放标准。臭氧氧化法是高级氧化的一种，作为生化处理前破除大分子有机物的预处理或生化排水深度处理提标的方法，在工业废水中的应用已有很长的历史。
关键词：臭氧氧化技术；废水处理；应用
1利用臭氧氧化技术处理废水的工作过程
现如今，臭氧氧化技术已然成为废水处理领域的未来趋势，臭氧氧化技术与废水处理领域的运用可有效降低废水处理工艺中所耗费的各项资金。臭氧氧化技术可有效降解废水中的各类生物，并对其中包含的化合物进行良好处理。在臭氧氧化技术的实际应用过程中需充分考量废水溶剂流量及符合率，并以此两者的实际变化程度作为依据，选取不同的处理方式。若废水具有较高的容积流量且具有较低的符合率，可利用生物处理-臭氧的方法来开展废水处理工作，此种处理方法的操作流程较为简单，具有较强实用性，处理起来也较为方便，臭氧消耗程度较低。若废水处理工作中需用到生物处理-臭氧-生物处理方法，则需在对其的实际应用过程中细致分析臭氧投加量，并对其予以良好管控，通过调节臭氧投加量的方式来提升废水处理过程中生物的可降解程度。在各领域应用臭氧氧化方法行废水处理操作时需充分考虑所运用处理方法的经济效益，以在使废水处理质量得到保障的同时降低对各项能源与资金的消耗。
2臭氧氧化技术的应用
2.1均相催化臭氧氧化
溶液中存在的金属离子可以显著提高O3对有机物的氧化能力，并能有效降低中间产物的产生，目前一般采用的催化剂是过渡族的金属离子，包括Mn（II）、Al（III）、Fe（III）、Cu（II）、Co（II）和Ni（II）等。Hewes和Davinson在1972年首先发现FeSO4、MnSO4、NiSO4、CoSO4能够提高臭氧对废水中TOC去除率。臭氧技术相关的科研工作者对均相金属离子催化臭氧氧化技术开始开发和研究。在pH值=6、温度为24℃时，采用Co（II）作为催化剂，使用臭氧氧化乙二酸时，发现反应过程中存在乙二酸与Co（II）的络合反应，并通过臭氧作用形成高价态Co（III）络合物，引发下一步自由链反应。Andreozzi等研究了在不同pH值条件下Mn系离子催化臭氧氧化乙二酸的试验现象和机理。其研究表明，在溶液中增加低价态的锰离子能够显著地提高臭氧氧化乙二酸的效果，反应过程中Mn（Ⅳ）可以作为中间产物，强化臭氧的催化效果。在pH值=0时，草酸的浓度不影响反应的效果，臭氧和Mn（III）之间发生一级反应，K值为6.2×104mol-1／min。当pH值增加到4.7时，Mn（III）会络合乙二酸形成促进臭氧催化氧化效果的产物。
2.2非均相催化臭氧氧化
相比于均相催化剂，非均相催化剂具有更重要的现实意义，主要是因为在工业化应用过程中均相催化剂会带来催化剂流失及出水金属超标的问题。工业应用中，用来制备非均相催化剂的金属主要是从均相催化剂延伸而来，主要为过渡金属氧化物（如MnO2、CuO、Fe2O3、NiO、TiO2、CoO、Al2O3等）和填加贵金属助催化剂的负载催化剂（如Ru、Pd）。使用低比表面积的负载型TiO2催化臭氧化降解草酸时表明，相比于单独使用O3，联用TiO2对TOC的去除效果提高了95%，且pH越高，去除效果越好；相比于O3／H2O2，非均相催化氧化不会被重碳酸盐碱度所影响。采用自制的负载型TiO2作为催化剂，研究了臭氧对水溶性腐植酸的催化提升效果。结果表明采用TiO2可以提高臭氧28.8%的氧化效率，最终腐植酸氧化去除率可达85%以上。含锰氧化物的陶粒对臭氧异相催化氧化对苯甲酸的去除效果。研究表明在碱性条件下相比无催化剂负载的空柱反应，含锰氧化物的陶瓷基催化剂可以有效提高臭氧的催化效率，提高废水中的苯甲酸去除率。
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2.3双氧水与臭氧联合氧化组合工艺
双氧水和臭氧的联合使用，属于高级氧化中的催化氧化工艺。从反应机理分析，双氧水和臭氧的联合使用法属于碱催化臭氧氧化，该方法的特点是通过H2O2与O3之间的催化作用产生羟基自由基（•OH），其被认为是高级氧化中氧化性最高的物质，可以无选择性地降解有机物。由于其氧化过程带入的物质反应分解后为H2O和O2，不会引入需要后处理的新杂质，故该法首先被应用在水质要求较高的给水工艺中，而后发展到高浓度工业废水领域，并已经在美国和日本有相关应用，国内也有高浓度废水处理工艺中选择该工艺。
2.4活性炭法与臭氧氧化组合工艺
活性炭与臭氧氧化组合工艺是利于臭氧氧化性与颗粒活性炭吸附法结合的方法。该方法最早是由德国首先开发的，该工艺首先用于给水工艺中的杀菌和提高水的净度，而后发展到污水处理中的深度处理环节。该工艺的核心是通过臭氧预处理降低废水中大分子有机物的比例，增加活性炭的吸附效能，同时臭氧也可以在活性炭表面和内部强化其氧化性，分解吸附在活性炭上的有机物，提高臭氧的氧化效能，并加快活性炭的吸附再生更新速度，降低活性炭所承担的吸附负荷，增加活性炭单次使用时长，降低工程投资和再生费用。
2.5紫外与臭氧联合氧化法
紫外与臭氧联合氧化法是光催化氧化法的一种，它以紫外线为催化能源，以O3为氧化剂，通过紫外线提高臭氧的氧化效能。由于涉及光催化领域，所以该方法对于废水处理中水的澄清度有一定的要求，如果水中SS含量过高，会降低臭氧紫外联用的处理效率。该法已用于处理工业废水中的氰化络合物、高浓度有机物或含其他氯代有机物等污染物。
2.6MBR与臭氧氧化组合工艺
MBR与臭氧组合工艺有两种组合方式，即臭氧在前端和MBR在前端两种。两种组合工艺的目的性不尽相同。臭氧在前端的工艺主要是依靠臭氧氧化废水后可以提高废水中的B／C比，提高可生化性，对于含有一定量难降解污染物的降解有一定的效果。在臭氧预氧化之后，进入MBR生化处理，使得出水COD降低。另一种MBR在前端的工艺，主要是依靠生化法去除掉大量COD，利用臭氧的高级氧化性来进行深度处理，使得出水水质达标排放。两种MBR与臭氧工艺组合的方法都有大量工艺应用。上海电气研究院水处理产品部在南通污水处理厂也有相关的项目案例，通过“水解酸化+厌氧+缺氧+MBR+臭氧”将进水CODCr为500mg／L的工业园区废水处理达到1级A排放标准。
3结论
综上所述，我国目前尚未能够对臭氧氧化技术展开良好应用，无法将其应有作用充分发挥出来。在世界其他国家的废水处理领域当中，臭氧氧化技术所占据的地位较高，其污水处理规模也较大。因此，若想实现二次循环利用水资源的目标，我们必须更加致力于对臭氧氧化技术的研究与开发，充分降低该技术实际应用过程中所投入的各类资金费用，以为臭氧氧化技术的应用扩展更多发展空间。
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论文作者:陈益锋1,王晓翔2,邵梅玲3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/2
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