隨著各地方政府污染物排放標準的發(fā)布，污水處理廠均面臨著提標改造的問題。即使是市政污水處理廠，有時來水也會混入一定比例的工業(yè)廢水，使得原水組分比較復雜，難降解有機物含量較高，這對污水處理廠提標改造中CODCr 達標造成很大的困難。

　　本文通過闡述臭氧氧化技術(shù)及臭氧催化氧化技術(shù)在水處理深度處理中的應用現(xiàn)狀，介紹了知合環(huán)境研發(fā)的新型ZENITY-OCOT臭氧催化氧化技術(shù)，并與常規(guī)Fenton試劑氧化技術(shù)進行了對比，顯示了新型ZENITY-OCOT臭氧催化氧化技術(shù)在污水處理廠提標改造中良好的應用前景。

　　隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，我國城市污水處理面臨嚴峻挑戰(zhàn)。早期建設的污水處理廠和污水處理設施由于設計處理能力不足、處理工藝落后，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有需求，嚴重影響了城鎮(zhèn)化進程。針對這種情況，政府相繼發(fā)布了《水十條》和《城市黑臭水體整治工作指南》，對全國水環(huán)境質(zhì)量的改善及城市黑臭水體的整治提出了時間節(jié)點。各地方政府也相繼出臺了污水處理廠污染物排放標準[1]。

　　新排放標準的發(fā)布使得現(xiàn)有的污水處理廠面臨著提標改造的問題[2]。目前市政污水處理廠的來水中也時常會混入一部分工業(yè)廢水[3]，使得原水組分比較復雜，難降解有機物含量較高，可生化性較差，這對污水處理廠CODCr達標造成很大的困難。尤其是水體中難降解的有毒有害有機物含量的增加，增大了對污水處理廠深度處理技術(shù)選擇的難度，也對污水處理廠的提標改造工作影響很大。據(jù)此，需要采用比常規(guī)生化處理工藝更有效的處理技術(shù)。近年來，高級氧化技術(shù)在污水處理廠的深度處理中的應用越來越多，常用到的技術(shù)包括Fenton試劑氧化技術(shù)、電催化氧化以及臭氧氧化技術(shù)等 [4]。其中，F(xiàn)enton試劑氧化技術(shù)是在酸性條件下利用Fe2+催化H2O2產(chǎn)生氧化性強、無反應選擇性的羥基自由基(·OH，氧化還原電位為2.80V)，它能將難降解有機物氧化成二氧化碳、水，或者將有毒有害物質(zhì)氧化成無害的物質(zhì)；但該技術(shù)的缺點是引入雜鹽，反應條件苛刻，運營費用較高。電催化氧化技術(shù)在工程化的應用過程中，尚存在氧化降級效率較低、運行成本偏高的問題。在這些高級氧化技術(shù)中，值得一提的是臭氧氧化技術(shù)或臭氧催化氧化技術(shù)。臭氧氧化技術(shù)也是利用羥基自由基(·OH)去除廢水中難降解有機物。臭氧在被發(fā)現(xiàn)之后的一百多年里主要用于水體消毒，直到1998年，日本首個臭氧深度處理污水廠示范工程開始運行[5]。由于其清潔無污染、氧化效率高、操作簡單等優(yōu)點，已經(jīng)成為去除廢水中高穩(wěn)定性、難降解有機物的關(guān)鍵技術(shù)之一，在污水處理廠提標改造廢水深度處理過程中獲得了越來越多的青睞[6-7]。

　　本文通過對現(xiàn)有臭氧氧化技術(shù)在廢水處理中的研究進展進行綜述，并分析對比了臭氧催化氧化技術(shù)和Fenton試劑氧化技術(shù)，為市政污水處理廠提標改造深度處理工藝選型提供幫助。

　　1 臭氧氧化技術(shù)研究進展

　　1.1 臭氧氧化技術(shù)

　　臭氧作為一種強氧化劑，氧化電位為2.07V，僅次于氟和·OH，且反應后分解為氧氣不產(chǎn)生二次污染[7]。因此臭氧氧化處理工業(yè)廢水在污水處理領(lǐng)域引起了眾多研究者的追捧。國內(nèi)學者利用臭氧對啤酒、印染、檸檬酸等行業(yè)廢水進行深度處理，發(fā)現(xiàn)臭氧對色度去除率高達90%以上，而對CODCr去除率較低，在10%——20%[8-10]。這是因為臭氧直接與有機物的反應選擇性較強，在低濃度和短時間內(nèi)，也不可能完全礦化污染物，且產(chǎn)生的中間產(chǎn)物會影響臭氧的進一步氧化，因此，為了提高臭氧利用效率，需要進行大量的改善或深入研究[11,12]。

　　1.2 臭氧催化氧化技術(shù)

　　臭氧催化劑氧化是目前研究最多的一種臭氧催化氧化技術(shù)，按照反應相態(tài)可以分為均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。非均相臭氧氧化技術(shù)是利用非均相催化劑，由于其易于回收且無二次污染等優(yōu)點，是臭氧催化氧化技術(shù)的熱門研究方向。由于臭氧催化氧化過程比較復雜，因此，如何針對性的選擇合適的催化劑是臭氧催化氧化技術(shù)亟待解決的問題[13-15]。其催化臭氧氧化的主要作用有兩種：一是利用催化劑的吸附作用先吸附有機物至催化劑表面區(qū)域，增加臭氧與有機物接觸幾率；二是催化活化臭氧分子，提高臭氧分解產(chǎn)生·OH的速率，取得更好的氧化效果[16-18]。

　　1.3 多維度臭氧催化氧化技術(shù)

　　除加入非均相催化劑外，將臭氧和其他水處理技術(shù)如超聲波、紫外光、過氧化氫和生物處理等技術(shù)組合，也可將臭氧催化轉(zhuǎn)化為氧化性更強而反應選擇性更低的·OH，從而大大提高臭氧的氧化能力和利用率。

　　O3/UV法是在投加臭氧的同時輔以紫外光照射，臭氧在紫外光輻射下會分解產(chǎn)生活潑的·OH；臭氧/超聲波組合技術(shù)主要是利用超聲波的空化效應，使廢水中出現(xiàn)空化氣泡，并且產(chǎn)生局域高溫高壓的條件促使臭氧快速分解，產(chǎn)生·OH；O3/H2O2組合技術(shù)，不需要高能量輸入，且設備簡單，不產(chǎn)生二次污染，可直接將污染物氧化為二氧化碳和水，其降解速率是單獨臭氧氧化的2——200倍；O3/BAF(曝氣生物濾池)組合技術(shù)是將臭氧和曝氣生物濾池聯(lián)用，廢水先通過臭氧預處理提高其可生化性，然后再采用曝氣生物濾池進行生化處理，在降低運行成本的同時，保證出水的處理效果[19-23]。

　　2 臭氧催化氧化系統(tǒng)介紹

　　ZENITY-OCOT臭氧催化氧化系統(tǒng)，包括臭氧發(fā)生器、“知合塔”反應器和新型的催化劑等。

　　2.1 臭氧發(fā)生器

　　臭氧發(fā)生系統(tǒng)主要由臭氧發(fā)生器、自控及配套檢測裝置、尾氣破壞裝置等組成。目前市場上主流的臭氧發(fā)生器有管式和板式臭氧發(fā)生器兩種。其中管式臭氧發(fā)生器是在臭氧發(fā)生器內(nèi)部兩個固定管板之間焊接有一定數(shù)目的管來當作接地電極，每個電極由一個高壓電極、不銹鋼網(wǎng)和一個電介質(zhì)玻璃管組成，臭氧在接地電極、介電質(zhì)和高壓電極之間的間隙中產(chǎn)生。板式臭氧發(fā)生器是采用電暈放電技術(shù)，在高壓電場的作用下，通過氧原子、氧分子及高速電子三者碰撞反應形成臭氧。

　　ZENITY-OCOT選用世界知名品牌的臭氧發(fā)生器系統(tǒng)，設計緊湊，占地面積少；安裝方便、操作簡單；臭氧含量高、氧化效率高；負壓穩(wěn)定運行，防泄漏設計、安全可控；高效的尾氣循環(huán)利用及破壞裝置，全方位防控臭氧的泄漏。

　　2.2 “知合塔”反應器

　　臭氧反應器有接觸氧化塔、接觸氧化池等形式，其中臭氧接觸氧化池一般采用鋼筋混凝土的形式，工程造價較低，但存在臭氧分布不均，反應條件控制不準確等問題；臭氧接觸氧化塔優(yōu)點是占地面積小，反應條件控制靈活，但造價相對較高。

　　“知合塔”反應器介紹：

　　(1)結(jié)構(gòu)設計：采用高強度防腐材料制成；可根據(jù)實際情況靈活更改進水出水方式；采用微納米曝氣方式；內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)特殊設計，在滿足承托催化劑的同時，防止溝流、短流等現(xiàn)象的發(fā)生；塔體設有多處組合工藝預留口，靈活控制臭氧催化氧化工藝的氧化效率。

　　(2)優(yōu)勢體現(xiàn)：占地面積小，大幅度提高了臭氧利用效率，強化了對有機污染物的氧化效率。

　　2.3 催化劑

　　非均相臭氧催化氧化催化劑一般由活性組分和載體組成，其中活性組分多為Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Ni和Ce等的金屬氧化物；載體多為活性氧化鋁小球、活性炭、陶粒、多孔沸石、石墨烯等。

　　2.4 工程案例比對分析

　　針對某工程項目反滲透濃水的處理，經(jīng)過小試及中試過程，得到大量的試驗數(shù)據(jù)，驗證了ZENITY-OCOT臭氧催化氧化技術(shù)的優(yōu)勢及處理效果。

　　反滲透濃水中CODCr、UV254、TOC等在較短的時間內(nèi)均可得到良好的去除效果，反應30min后，CODCr、UV254、TOC逐漸趨近于平衡狀態(tài)，CODCr由原水中的293.9mg/L降到100.0mg/L，去除率為65.9%；UV254由原水中的1.285降到0.325，去除率為74.7%；TOC由原水中的79.95mg/L降到35.70mg/L，去除率為55.3%。

　　另外，同時從不同層面比對了ZENITY-OCOT臭氧催化氧化技術(shù)和常用的Fenton試劑氧化技術(shù)的優(yōu)勢。從中可以看出，ZENITY-OCOT在很多方面比Fenton試劑氧化技術(shù)具有更廣泛的應用優(yōu)勢，尤其是在對危險廢物管控越來越嚴的環(huán)境條件下，F(xiàn)enton試劑氧化技術(shù)及其衍生的流化床Fenton氧化技術(shù)、電Fenton氧化技術(shù)等，應用時應審慎選擇，首先應該考慮好危險廢物的處理處置方案。

　　3 結(jié)語

　　隨著環(huán)保壓力的增大，污水處理廠提標改造項目越來越多，常規(guī)的方法已經(jīng)不能滿足出水指標要求，未來污水處理廠的提標改造，將會越來越多的選擇高級氧化技術(shù)作為提標改造的深度處理技術(shù)，臭氧催化氧化技術(shù)由于具備諸多的技術(shù)及工藝優(yōu)勢，將成為高級氧化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應用的典范。
文章鏈接：中國環(huán)保在線 http://www.hbzhan.com/news/Detail/125921.html