臭氧工艺在工业废水处理中的应用

洪方悦 陈甜甜 莫建明

摘要：臭氧工艺是工业废水处理的有效手段，确保其工艺应用的规范化，对于废水处理效率的保障和质量提升具有深刻影响。本文在阐述臭氧工艺废水处理原理的同时，就其应用的优势进行系统分析，并指出臭氧氧化、臭氧催化氧化、臭氧联用及臭氧组合工艺的应用前景。期望有利于臭氧工艺应用的规范，进而实现废水处理效益的有效提升。

关键词：臭氧工艺;废水处理;原理;应用

生态化发展理念下，人们愈发重视废水的治污处理。然而随着工业生产内容的丰富，废水中污染物的种类也日益繁多，成分也复杂，这对工业废水的处理造成极大的难度。具体而言，面对着成分较为复杂的工业废水，常规的污水治理手段已难以实现污染物的有效去除。基于此，具有强氧化性的臭氧工艺在工业废水处理中得以深入应用。

一、臭氧工艺废水处理原理

臭氧工艺是一种全新化的废水处理手段，其分为直接反应和间接反应两种形态[1] 。其中，臭氧直接反应是臭氧分子对其它化学物质直接作用的过程，其在降解有机物不饱和基团、发色基团的基础上，对不饱和键进行偶极加成，同时，其还能在亲电取代反应作用下，实现分子结构中电子云密度较大位置的替换。需要注意的是，选择性是臭氧分子有机物的进行氧化降解的基本特征，并且当有机物分子结构饱和时，臭氧分子不能对其进行氧化降解。

臭氧间接反应的适用性较广，其能有效去除废水中的污染物。臭氧分子在水中会产生一定的羟基自由基，这些羟基自由基的氧化电位为2.8V，氧化性能很强，可以与水中的绝大部分有机物反应，实现废水中污染物的降解处理，提高污水净化效率。

二、臭氧工艺废水处理的优势

工业废水处理中，废水的pH值、缓冲体系、温度、曝气量、共存物等因素都会对处理效率造成直接影响[2] 。臭氧工艺是一种全新化、高效化的污水处理方式，其在工业废水处理中的应用也在不断拓展。从废水处理结果来看，臭氧工艺不仅实现了这些影响因素的有效控制和规避，而且具有以下应用优势：

1、抗冲击负荷性能突出

抗冲击负荷是废水处理质量评价的重要指标之一。具体而言，在工业污水处理中，若污泥量维持在一定水平、进水水质稳定的情况下，则曝气池、厌氧反应器等反应器的处理负荷不会发生变化;而一旦废水的水质发生较大变化，就会导致污泥负荷和容积负荷的明显波动，直接影响微生物的处理效率。与传统处理工艺相比，臭氧工艺可根据进水水质的变化，迅速做出调节，抗冲击负荷的性能较为突出。

2、废水处理的效率较高

臭氧工艺的应用，废水会产生以下变化：其一，废水中的色度明显降低，确保了净化出水的清澈。其二，工业废水中大量污染物的存在，使得水中含氧量明显较低。然而在臭氧废水净化工艺应用后，水中的溶解氧含量会明显提升，且粪大肠杆菌数明显减少。其三，其不仅实现了C0D的高效去除，更有效的避免了其他处理工艺过程中人为增加废水的电导率和总溶解性固体含量。从处理结果来看，臭氧工艺的应用使得废水的可生化性得到提升，能够直接进行二级生化处理，确保了废水生化处理的效率。

3、废水处理的效益较好

废水处理的效益突出是臭氧工艺应用的另一个重要优势。一方面，臭氧工艺不会产生污泥，二次污染较小;另一方面，与其它处理工艺相比，自动化控制水平高，其过程控制更加简单便捷，且废水处理的操作效率得有有效提升。自动化控制的运营模式已成为废水处理行业的重要趋势。

三、臭氧工艺在工业废水处理中的应用

生态化、循环化、可持续化是当前工业生产的重要特征。受其影响，工业企业对于废水处理过程的控制更加严格，也有效地促进了废水处理工艺的完善与应用。就单独的臭氧工艺而言，臭氧氧化、臭氧催化氧化、臭氧联用等组合工艺已成为重要的应用形式。

1、臭氧氧化工艺

工业废水中不仅具有较多的C0DCr、铵根离子，而且色度较为明显;其不仅会对水域周边环境造成影响，更直接阻碍了循环经济的发展进程。臭氧氧化工艺基于臭氧废水处理而产生，其能在废水中C0DCr、铵根离子、色度去除的同时，提升废水的可生化性，并改善污泥性能;故而具有良好的应用前景。譬如在已内酰胺废水和高浓度废水物化生化出水净化处理中，若将臭氧添加量保持在100mg/L，则两者的C0DCr和色度會发生以下变化（见表1）。此外，从其可生化性、污泥絮体性状、沉降性能等指标来看，都得到了一定改善。

2、臭氧催化氧化

臭氧催化氧化是臭氧间接反应的重要形式，其能在催化剂引入的同时，进行自身分子结构的分解，从而能有效快速地产生大量的自由基;这些羟基自由基多属于活性中间体，能够实现臭氧氧化能力的提升。与单独地臭氧氧化工艺相比，臭氧催化氧化在提升臭氧利用效率的同时，也实现了臭氧投加量的有效控制，使得污水处理成本降低。此外，催化氧化反应对于水中矿化物具有明显的降解作用，能确保COD的去除。特别注意的是，催化剂是臭氧催化氧化工艺控制的重点所在，催化剂能否保持活性是重要指标。工艺人员应对其活性保持时间进行摸索，维持其活性的长期稳定，保障处理工艺的效率稳定。

3、臭氧联合技术

臭氧联合技术是工业废水处理的重要方式，通常可与超声波、H202、紫外光等进行联合应用 [3] 。臭氧与超声波联合中，污水中的有机物得以有效降解;同时部分有害的有机物会被分解转化为比原有有机物毒性更小、可生化性能更佳的物质，是污水除臭、杀菌和净化功能的有效保证。而在臭氧与H202联合中，臭氧会与H202产生协同作用，相互促进产生羟基自由基，处理效率远高于单独的工艺。从处理效果来看，臭氧与H202联合不仅提高B/C比，也有效降低废水毒性，废水净化效率明显提升。研究表明，工业废水处理中，臭氧工艺的COD去除率为44%～55%;而在臭氧/H202联合应用下，COD的去除率可达到70%～85%，处理效果较为突出。

4、臭氧组合工艺

在单纯的臭氧工艺应用中，虽然能实现有机物的氧化降解，提升废水可生化性，但矿化处理不够彻底。基于此，臭氧组合工艺在工业废水处理中得以广泛应用。目前，臭氧+曝气生物滤池组合工艺、臭氧+生物活性炭法、臭氧/U V+生物活性炭法是其组合应用的三种重要形态。在其支撑下，臭氧工艺的应用过程得以进一步优化，更具应用前景。

结论

臭氧工艺可有效应用于工业废水处理。实践过程中，工艺人员只有充分理解臭氧工艺的应用原理，并在其影响因素分析，处理特征和优势把控的基础上，结合臭氧催化氧化、臭氧联用及臭氧组合等工艺的具体应用，才能确保臭氧工艺应用的合理，进而实现废水处理效率的有效提升。

参考文献：

[1] 车承丹.臭氧工艺在市政污水和工业废水深度处理中的研究与应用[J].净水技术，2018，37（4）：53-59.

[2] 王仕文，张连波，谢陈鑫.臭氧耦合电催化氧化污水深度处理技术的工业应用[J].广东化工，2018，v.45;No.371（9）：162-164.

[3] 谢东.臭氧曝气生物滤池深度处理印染废水的试验研究[J].科技创新与应用，2017（15）：71-72.

作者简介：

洪方悦（1987年6月—），男，汉族，籍贯浙江玉环，硕士研究生，工程师，主要从事污水处理设计