臭氧氧化技术处理工业废水的应用研究
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作者:刘立刚
【摘 要】作为一种废水处理技术，臭氧氧化技术在印染废水处理、制药废水处理中的应用广泛。在我国逐渐提高了对工业废水污染物排放量及回用率要求的形势下，臭氧氧化技术有着非常广阔的应用前景。基于此，论文重点针对臭氧氧化技术处理工业废水的应用进行了详细的分析，以供参考。
【Abstract】As a wastewater treatment technology， ozone oxidation technology is widely used in printing and dyeing wastewater treatment and pharmaceutical wastewater treatment. Under the situation that China has gradually raised the requirement for the discharge rate and reuse rate of industrial wastewater， ozone oxidation technology has a very broad application prospect. Based on this， this paper focuses on the application of ozone oxidation technology in the treatment of industrial wastewater， for reference.
【关键词】臭氧氧化技术;工业废水;应用
【Keywords】ozone oxidation technology; industrial wastewater; application
【中图分类号】X703 【文獻标志码】A 【文章编号】1673-1069（2021）03-0152-02
1 引言
在我国工业发展速度逐渐加快的过程中，每年产生的工业废水排放量也越来越多。工业废水的不合理排放，对生态环境平衡产生了严重的破坏。如何对这些工业废水进行妥善的处理，成为水处理研究领域的难点。臭氧氧化技术是一种非常有效的工业废水处理技术，有着工艺简单、效率高、不会造成二次污染等方面的优势，其在工业废水处理中，有着广泛的发展前景。
2 应用臭氧氧化技术处理工业废水的优势
近年来，根据国家环境保护总局公布的历年中国环境公报数据显示，虽然我国的水体环境污染问题已经得到了明显的遏制，但是其治理形势依然不容乐观。在对各种废水处理技术进行详细的分析之后，发现加强废水排放依然是最有效的方法。现阶段，传统的工业废水处理方法较多，但是均暴露出了不同的缺陷与弊端。首先，生化处理法的应用，需要在严格控制条件下保证微生物的生长与繁殖，如果工业废水的pH变化较大，或者含有毒害物质以及难降解物质，那么将无法达到理想的处理效果。其次，混凝沉淀法、萃取法、吸附法以及离子交换法等方法的应用，不仅需要消耗大量的化学药品与原材料，产生较高的处理成本，还无法避免二次污染问题，所以无法在工业废水处理中进行广泛的推广。而臭氧氧化法的应用，则具有自动化程度高、占地面积小、不会造成二次污染且处理效果有保证等优势。与此同时，还具有较强的杀菌、脱色以及防垢等作用。与传统的工业废水处理方法相比，有着突出的优势。
3 臭氧氧化技术处理工业废水的原理
将臭氧氧化技术应用到工业废水中，主要存在两种作用机理：首先，直接臭氧氧化机理，即臭氧会与工业废水中的污染物质直接发生反应。但是，整个反应速度较慢，选择性较高。其次，间接臭氧氧化机理，即臭氧在工业废水中会分解成具有强氧化性特点的OH自由基，然后对工业废水中的污染物质产生间接的氧化反应。整个反应速度非常快，且不具有选择性。与直接氧化反应相比，间接氧化反应的反应现象更加强烈，还会引发链反应，形成很多有机物极性，实现可生化性的提高[1]。
4 臭氧氧化技术处理工业废水的具体应用
4.1 臭氧氧化技术处理印染废水的应用
印染废水，其实就是在纺织工业印染整阶段所排放的废水。在我国工业废水排量中，7%都是印染废水。如果不对印染废水进行妥善的处理，其环境治理压力将会越来越大。与其他工业废水相比，印染废水中的有机物含量更高，可生化性更差，成分更加复杂，水质波动也较差。所以，印染废水属于具有一定色度，且带有难降解有机物的一类废水，整体而言，处理难度偏大。活性炭吸附法是比较常规的物理分离方法，但是这种处理方法的应用，需要投入较高的原材料成本和工程费用成本。如果使用化学混凝技术，又会产生大量的化学污泥，会导致环境的二次污染。与这两种处理方法相比，臭氧氧化技术的应用更具优势[2]。
史振宇等人，针对印染废水的深度处理，使用了臭氧催化-生物曝气滤池耦合工艺。其中，臭氧浓度在71～90mg/L，反应时间控制在30～40min，臭氧投加量控制在70.65mg/L，催化剂量控制到了335mg/L。在这样的氧化条件下，COD的去除率已经达到最佳。所以，与单一的臭氧氧化工艺相比，臭氧催化-生物曝气滤池耦合工艺的应用，印染废水处理效果更好。 冯伟铭等人对臭氧氧化的内涵与作用机理进行了深入的分析，他们认为臭氧具有较强的氧化性作用，与废水中的有机污染物相接触，就可以破坏水中的不饱和有机分子键，使其变为2个羧基类分子，直至形成性能相对稳定的、结构相对简单的有机物或者无机物。将臭氧氧化技术应用到广东省内的某一家印染废水处理中，并对处理系统进行了改造与调试，发现改造后的系统运行质量较高。经过处理的水质也符合相关污水排放标准，色度在40倍以下，SS在30mg/L以下，CODcr在80mg/L以下。在分析臭氧氧化废水系统时，又对成本进行了估算，发现经过改造后的系统，虽然提高了直接运行成本费用，但是其长远效益较好，所以臭氧深度处理的成本也呈逐年降低趋势[3]。
4.2 臭氧氧化技术处理冶金选矿废水的应用
针对冶金选矿废水的处理，面临最大的问题就是废水中存在着大量的浮选剂及其分解物，COD超标问题十分严重，对于周边生态环境的潜在污染问题较大。如果使用传统的氧化技术，受到各种因素的影响，最终的氧化效果并不理想，出水口的水质稳定性得不到保证。为了解决这一问题，姜智超等人以湖南彬州的金属选矿厂钨钼废水处理为研究对象，开始对臭氧氧化技术的应用进行研究。该选矿厂的废水pH值为10，水质成碱性，重金属含量较少。发现将初始pH值设置到10，臭氧流量控制到3.0L/min，循环频次控制为4.0次/min，反应时间控制为120min时，COD的去除率在90%以上。经过处理的污水满足《污水综合排放标准》中的一级标准。而且，与传统的氧气、次氯酸钠氧化工艺处理想法相比，氧化-循环喷淋法的应用，在COD去除效果方面，分别提高了79.5%和22.2%。
4.3 臭氧氧化技术处理煤化工废水的应用
所谓煤化工，其实就是对煤炭进行清洁高效利用的一种现代化工技术。在实际的煤化工运行过程中，会产生大量的废水。这种废水的成分相对复杂，且含有降解难度较高的有机物，对于周围环境的负面影响也比较严重。絮凝法和吸附法是专门针对煤化工废水中难降解有机物的处理技术。絮凝法的应用，需要将混凝剂添加到废水当中，使其与有机物发生反应，进行絮凝沉淀分离。而吸附法的应用，则是借助活性炭的多孔结构吸附去除废水中的有机物。但是，无论是絮凝法，还是吸附法，在处理废水中难降解有机物方面，均存在一定的局限性。
杨智勇等人开始研究使用臭氧氧化技术降解处理煤气化废水和聚合母液废水。其中，煤气化废水中的成分比较复杂，COD与NH3-N超标十分严重，色度高，可生化性较差。而聚合母液也有着浊度高、降解难度大等问题。利用臭氧氧化技术降解处理煤气化废水，pH值、臭氧浓度越高，反应时间越长，COD的去除效果越显著。当初始pH值为11时，将臭氧浓度控制在50mg/L，将氧化降解时间控制为60min，煤气化废水中的COD可以至少降低65%，且废水可以从原本的棕色浑浊状态，逐渐恢复到无色透明状。另外，在处理聚合母液废水时，可以确定的是串联反应器的使用可以明显提升臭氧的利用率，如果臭氧浓度为60mg/L，串联3、5级，将降解时间控制在150min左右，聚合母液中的COD去除率可以高达66.4%。由此可见，利用臭氧浓度对这两种废水进行降解处理，COD具有饱和性。当到达临界浓度时，臭氧浓度再高，COD的去除率也不会增加[4]。
4.4 臭氧氧化技术处理城镇污水的应用
在《城镇污水处理厂污染物排放标准》中，明确提出一级A类标准的COD排放限值為50mg/L。但是，如果城镇进水中不慎掺杂了工业废水，或者存在降解难度较大的药品、个人护理品或者保健品，那么城镇污水出水水质将会明显降低。
高俊贤等人以太湖流域污水处理厂的二级出水为研究对象，对臭氧氧化技术的应用进行了小试和中试试验研究。最终发现，针对不同的水质COD去除，臭氧氧化技术的应用效果存在着较大的差异。
之后，刘士诚等人开始研究利用臭氧氧化技术降解处理地表水中药品吉非罗齐的情况，发现降解效果非常显著。尤其臭氧浓度为0.5mg/L、吉非罗齐浓度为0.3mg/L，pH值在7～9时，降解效果可以高达99%。
5 结语
综上所述，臭氧氧化技术是一种有着广阔应用前景的工业废水处理技术。其在印染废水、冶金选矿废水、煤化工废水以及城镇污水等处理中的应用，效果非常显著。但是，臭氧氧化技术的应用还有很多不足之处。所以，我们还需要加强臭氧氧化技术的升级与改造，从而将其更加广泛地应用到其他工业废水的处理当中。
【参考文献】
【1】松丽涛.臭氧氧化技术在工业废水处理中的应用[J].化工管理，2020（30）：104-105.
【2】王若男.催化臭氧氧化技术处理工业废水的研究进展[J].建筑与预算，2020（08）：51-54.
【3】贺阳.2种深度氧化技术在工业废水处理中的应用实例比较[J].工业水处理，2020，40（01）：108-111.
【4】王时灿.臭氧氧化技术处理工业废水[J].科学技术创新，2020（02）：12-13.
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