废水高级氧化之臭氧氧化技术

近年来，由于工业化发展的速度较快，致使工业企业的污水排放量剧增，造成的环境污染问题越来越严重。在工业生产排放的废水中，有机废水的浓度较高、成分繁杂，且具有难降解、含毒性物质等特征。

因此，传统的污水处理技术已无法满足当今的污水处理要求，所以，有效处理此类工业废水已成为当务之急。目前，先进的高级氧化法处理效果好、反应速度快、二次污染概率小且适用范围广。因此，该技术已逐步应用于各种工业废水处理工艺中 。

其中臭氧氧化技术，凭借其独特的优势，成为当下的主流工艺。臭氧具有强氧化性，能够高效地分解和矿化各类有机污染物，将其转化为无害的小分子物质。其反应迅速、选择性好，且在处理过程中不会产生二次污染，对环境友好。无论是在饮用水的深度处理，去除水中微量有机污染物、消毒副产物前体物，还是在工业废水处理，降解高浓度难降解有机污染物方面，臭氧氧化都展现出卓越的性能。

一、臭氧氧化与催化

臭氧氧化按照对污染物和臭氧的化学反应方式的不同，可分成二类。一类是用臭氧直接和有机化合物反应，一般称为臭氧直接反应；另一类是臭氧先经过分解形成羟基自由基，再通过羟基自由基和有机产物进行直接化学反应，一般称为臭氧发生器间接化学反应。

在实际应用中，与臭氧的直接反应通常是通过打破有机物的双键结合，将大分子有机质转变为小分子，但总体氧化程度并不高，而破碎成小分子的有机物具备了较大的可生化性。

臭氧直接氧化是由于其选择能力较强、化学反应速度慢、以及对污染物的全面净化难度较大等特点，但可以对工业废水进行预处理，以此提高废水的B/C比。

而臭氧的间接处理化学反应基本原理为：臭氧在水体内先溶解形成羟基自由基（OH），然后羟基自由基再去氧化有机物。该方法一般不具备化学选择性，但由于反应速度快、氧化程度高、污水处理效率好等优点，在废水深度处理中取得了较普遍的运用。

在臭氧处理间接化学反应中，臭氧在水体形成羟基自由基主要采用两种路径：

①在碱性条件下，臭氧迅速溶解形成羟基自由基，且在紫外线光的影响下，臭氧形成羟基自由基；

②在各种金属催化的影响下，臭氧形成羟基自由基。

杰尧科技团队对非均相催化剂展开研究，以优质活性炭和活性氧化铝为载体，负载复合金属催化组分，通过多金属共渍、配位化学作用精准调控催化剂结构与性能，解决了传统催化剂催化活性低、结构稳定性差、活性成分易脱落等问题，显著提高了广谱性和应用效果。

还可以将臭氧氧化法和其他生物氧化技术相结合，不但能够改善废水处理过程中的生物氧化速率和效果，还能够解决单纯采用臭氧氧化法快速降解有机污染物。

臭氧-双氧水协同氧化

其基本原理是利用臭氧与双氧水的催化作用形成双羟基自由基。该方法具备了不需要处理杂质的优势。在实际应用中，该方法最先应用于水体环境较大的工作场景中，如给水工艺，当前也正逐步应用于处理高浓度的工业废水。

而臭氧-活性炭的综合技术能提高臭氧氧化的效率，同时，在施工使用中，活性炭的一次利用时间也能够提高，且减少了设备投入和运营的费用。同样臭氧和紫外共同氧化法在处理汽车废气中的配合物质、高氧含量有机物及其他氯代有机物等方面的效果比较好。

在工程应用中，某企业利用超声波臭氧氧化法处理聚乙烯醇（PVA）工业废水，以及应用膜接触臭氧氧化法和超滤技术相结合的方式处理印染工业废水及二级生化出水等。其结果显示，臭氧氧化法和其他工艺技术联用具有低耗能、高效，在工业废水的深度处理中有着很大的优越性；

目前，臭氧耦合协同氧化技术正在研究阶段，该技术主要应用于低强度、难降解废物的处置和性质相对简单的工业废水，即便如此该技术在废水处理领域还是有着广泛的应用前景。