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高级氧化技术(臭氧催化氧化)

1、技术原理

  臭氧催化氧化技术是利用臭氧分子在催化剂表面产生的高反应活性自由基中间体,尤其是羟基自由基氧化去除污水中难生物降解有机物的过程。

  O3的氧化还原电位为2.07eV,是一种极强的氧化剂。能有效去除色、浊、臭味,去除废水中酚、氰,硫化物,农药,石油类等污染物。O3氧化有2种方式,一种是由O3分子或单个O原子直接参与反应引起。另一种是由O3分解产生的·OH自由基引起。·OH的氧化还原电位为2.8eV,仅次于F(2.87eV),是水中存在的最强氧化剂,几乎无选择性的和废水中所有的污染物发生反应,将甘油、乙醇、乙酸等O3不能氧化分解的一些中间产物,彻底氧化为CO2和H2O。

  O3在催化剂作用下产生·OH,·OH可诱发一系列的链反应,产生其他基态物质和自由基,强化了氧化作用,能够氧化所有还原性物质,具有非选择性,而不局限于某一种污染物,使污染物的降解变得快速而充分,同时该技术不产生二次污染;单一的O3氧化反应具有选择性,不会产生上述物质,污染物的降解不完全。


2、工艺流程

  生活污水或工业废水经过常规预处理和活性污泥生物处理之后,经提升泵或重力流压力经过高效溶气装置,在高效溶气装置中改变污水中的水分子、有机污染物分子的团簇结构,增强了O3在水中溶解能力,然后进入臭氧催化氧化接触装置中。在臭氧催化氧化接触装置中,溶解于水的O3在非均相催化剂或均相催化剂的作用下被直接激发产生出大量的羟基自由基,羟基自由基具有极强的氧化性,可与污水中绝大多数有机污染物发生快速氧化反应,使大分子有机物发生破坏断裂,生成短链易降解的有机物,部分短链有机物在此过程直接氧化成终产物CO2和H2O,从而使有机物,特别是难降解有机物达标排放。

  利用负载在天然矿物载体上的金属或金属氧化物制备成非均相催化剂,在臭氧催化氧化接触装置中将非均相催化剂安装成过滤层,溶有O3的污水经过过滤层时,发生催化氧化反应。适用于难降解有机物含量高,水质水量稳定,需要持续运行的污水。

  利用过渡金属离子,如Fe(II)、Mn(II)、Ni(II)、Co(II)、Cd(II)、Cu(II)、Ag(I)、Cr(III)、Zn(II)等制备均相催化剂,均相催化剂微粒投加到溶有O3的污水中,在臭氧催化氧化接触装置中均匀地接触和催化氧化反应。适用于难降解有机物含量不高,水质水量变化大,需要灵活运行的污水。