臭氧催化氧化技術在污水提標改造方面的應用
01技術應用背景
隨著經濟的快速發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。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，已經無法滿足現有需求，嚴重影響了城鎮化進程。針對這種情況，政府相繼發布了《水十條》和《城市黑臭水體整治工作指南》，各地方政府也相繼出臺了污水處理廠污染物排放標準。新排放標準的發布使得現有的污水處理廠面臨著提標改造的問題。目前市政污水處理廠的來水中也時常會混入一部分工業廢水，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選擇的難度，也對污水處理廠的提標改造工作影響很大。據此，需要采用比常規生化處理工藝更有效的處理技術。
02高級氧化技術的發展
近年來，高級氧化技術在污水處理廠的深度處理中的應用越來越多，常用到的技術包括Fenton試劑氧化技術、電催化氧化以及臭氧氧化技術等。其中，Fenton試劑氧化技術是在酸性條件下利用Fe2+催化H2O2產生氧化性強、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氧化成無害的物質；但該技術的缺點是引入雜鹽，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中，值得一提的是臭氧氧化技術或臭氧催化氧化技術。臭氧氧化技術也是利用羥基自由基(·OH)去除廢水中難降解有機物。臭氧在被發現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。由于其清潔無污染、氧化效率高、操作簡單等優點，已經成為去除廢水中高穩定性、難降解有機物的關鍵技術之一，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。
03臭氧氧化技術研究進展
臭氧氧化技術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生二次污染。因此臭氧氧化處理工業廢水在污水處理領域引起了眾多研究者的追捧。國內學者利用臭氧對啤酒、印染、檸檬酸等行業廢水進行深度處理，發現臭氧對色度去除率高達90%以上，而對CODCr去除率較低，在10%—20%。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，也不可能完全礦化污染物，且產生的中間產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。臭氧催化氧化技術 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，按照反應相態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是利用非均相催化劑，由于其易于回收且無二次污染等優點，是臭氧催化氧化技術的熱門研究方向。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亟待解決的問題。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域，增加臭氧與有機物接觸機率；二是催化活化臭氧分子，提高臭氧分解產生·OH的速率，取得更好的氧化效果。
04海之巖臭氧催化劑
該催化劑以硅、鋁、鈦為載體，以多種稀土金屬氧化物和過渡金屬氧化物為催化組分，經過載體摻雜、擠壓成型、混合浸漬、低溫干燥、高溫焙燒等工序精制而成，具有催化活性高、使用壽命長等特點，是臭氧催化氧化的理想催化劑。
其主要特點：
（1）載體制備采用復合多孔高強度硅鋁鈦，保證臭氧氧化催化劑的抗壓強度，可有效減少催化劑流失率，提高催化劑的穩定性能。機械強度大，無損耗，無需定期投加。
（2）臭氧氧化催化劑比表面積大，處理廢水通量大，增加廢水與催化劑接觸時間，減少占地面積。
（3）可根據水質水量的變化進行調節，適應能力強，耐沖擊負荷能力強。
（4）能與其他技術（如BAF）相結合，進一步提高處理效果。
（5）多種催化劑組分，加強催化劑對不同廢水的適應性的同時提高催化活性。
（6）可顯著提高臭氧與污染物的反應速率與效率，降低臭氧投加量，有效降低處理成本。 臭氧催化劑主要用在多種難降解廢水臭氧氧化工藝中作為固定床催化劑，能顯著提高臭氧氧化效率。相同臭氧投加量條件下，使廢水COD去除率提高60%以上，并提高廢水的可生化性，出水BOD/COD值從0.1提高至0.35以上。
隨著環保壓力的增大，污水處理廠提標改造項目越來越多，常規的方法已經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作為提標改造的深度處理技術，臭氧催化氧化技術由于具備諸多的技術及工藝優勢，將成為高級氧化技術產業化應用的典范。
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