陳國強

摘要：研究了催化臭氧氧化法對選礦廢水COD的處理效果，通過催化劑投加量、反應初始pH、臭氧投加量等條件實驗得出：當廢水與催化劑體積比為3：1、反應初始pH為7-9、臭氧投加量為150mg/L時，處理后選礦廢水中COD從568mg/L降低為54mg/L，COD去除率為90.4%。

Abstract： To study the treatment effect of beneficiation wastewater COD by catalytic ozonation， and the experimental conditions such as catalyst dosage， initial pH， the ozone amount， show that： when the wastewater and the catalyst volume ratio is 3：1， initial pH is 7-9， the ozone dosage is 150mg/L， beneficiation wastewater COD after processing decreased from 568mg/L to 54mg/L， and the removal rate of COD is 90.4%.

關鍵詞：催化；臭氧氧化；選礦廢水

Key words： catalytic；ozonation；mineral processing wastewater

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）10-0100-02

0 引言

選礦過程中產(chǎn)生了大量的選礦廢水，廢水中含有大量殘留的選礦藥劑，COD較高，若直接回用于選礦生產(chǎn)，由于選礦藥劑的殘留對選礦指標產(chǎn)生了不利影響，出現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量下降，產(chǎn)品品位降低，金屬互含量增高，金屬回收率下降等問題。采用尾礦庫自然降解的方式，降解時間長而且難以達到完全去除殘留選礦藥劑的效果，往往導致尾礦庫出水COD超標的現(xiàn)象，尤其對于沒有設置尾礦庫的部分礦山企業(yè)，選礦廢水COD的達標排放成為一大難題，選礦廢水中COD較高，采用普通化學氧化法處理成本較高，而且處理后廢水中容易存在殘留的氧化劑，導致不能回用。采用催化臭氧氧化法處理，提高了臭氧氧化的效率而且氧化后無殘留藥劑，使處理后的廢水既可以達標排放也能夠回用到選礦工藝中，不僅減輕了對環(huán)境的污染還降低了廢水處理費用、節(jié)約新水，帶來一定的經(jīng)濟效益。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

臭氧是由三個氧原子構成的分子，分子式為O3，是O2的同素異性體。其中一個氧原子與另外兩個氧原子分別以單鍵相連接，性質(zhì)活潑，單鍵易斷裂，生成一個氧分子和一個單原子氧，這個釋放出的氧原子具有較強的氧化能力，可氧化降解大部分有機物[1-2]。

催化臭氧氧化法是對傳統(tǒng)臭氧氧化法的改進和加強。它通過催化劑的作用，在臭氧氧化過程中催化臭氧產(chǎn)生大量的羥基自由基，產(chǎn)生的羥基自由基氧化能力大于氧原子的氧化能力，提高了臭氧氧化的效率，使有機物在較短的時間內(nèi)降解、礦化成二氧化碳、水和無機物，或者至少氧化成無害的物質(zhì)。在催化臭氧氧化降解過程中，催化劑有兩方面的作用：①提高臭氧的反應活性和利用率，②提高有機物的降解率和礦化程度。由于·OH的氧化性極強，氧化反應沒有選擇性，能快速與大部分有機物進行反應[3]。

1.2 實驗材料與設備

①臭氧發(fā)生器（30g/h，青島國林）；

②催化臭氧氧化反應裝置（10L/h，試制）；

③臭氧催化劑（KYYH001）；

④COD加熱消解儀（DRB200美國哈希）。

1.3 實驗方法

取選礦廢水于催化臭氧氧化反應裝置中，按照一定比例投加臭氧催化劑，調(diào)節(jié)氧化初始pH至相應值，然后通入臭氧進行催化臭氧氧化反應，反應一定時間后停止反應，取水樣分析COD。

催化劑投加量按照廢水與催化劑體積比0：1、2：1、3：1、4：1、5：1投加，初始反應pH分別為7、9、10、11，通過不同反應時間取樣分析得出不同臭氧投加量下COD的去除情況。

2 結果與討論

2.1 催化劑效果

圖1為催化劑與廢水體積比1：3，臭氧投加量10mg/L、20mg/L、40mg/L、80mg/L、120mg/L、150mg/L時處理結果圖。從圖1可以看出，催化劑的投加可以大大提高臭氧的氧化能力，當臭氧投加量150mg/L時，直接臭氧氧化后廢水COD從577mg/L降為230mg/L，復合催化氧化降為54mg/L，跟單獨臭氧氧化相比，復合催化氧化對選礦廢水COD去除率從60%提高到91%，很好地提高了臭氧的氧化效率。

2.2 催化劑投加量

圖2為分別按照廢水與催化劑體積比0：1、2：1、3：1、4：1、5：1，臭氧投加量為40mg/L、80mg/L、120mg/L、150mg/L時處理結果圖。從圖2可以得出，當催化劑投加量增多時，臭氧氧化去除COD的效率提高，當臭氧投加量為150mg/L，非均相催化劑與廢水體積比為1：3時廢水COD從577mg/L降為53mg/L，非均相催化劑與廢水體積比為1：4時，廢水COD降為98mg/L。所以催化劑投加量為與廢水體積比為1：3即可。

2.3 反應初始pH

圖3為廢水與催化劑體積比3：1，反應初始pH為7、9、10、11進行催化氧化時結果圖。當臭氧氧化初始pH在9左右時，相對于原水中性條件下催化臭氧氧化對廢水COD去除能力有所增強，但增加幅度不明顯，當臭氧投加量為150mg/L時，進水pH為7時氧化后COD從588mg/L降低為50mg/L，進水pH為9時氧化后COD從588mg/L降低為44mg/L；在pH>11時，發(fā)現(xiàn)臭氧的氧化能力隨著pH的升高反而變?nèi)?，這是因為臭氧在強堿性條件下容易分解，導致氧化能力下降。所以催化臭氧氧化最佳的進水pH范圍為7-9。

2.4 驗證實驗

圖4為按照廢水與催化劑體積比3：1投加非均相催化劑，調(diào)節(jié)反應初始pH為7-9時驗證實驗結果圖。通過圖4可以看出，隨著臭氧投加量的增大，催化氧化處理后后水樣COD越來越低，當投加量為150mg/L時，處理后廢水COD從568mg/L降低為54mg/L，廢水COD去除率為90.4%。

3 結論

①催化臭氧氧化法對選礦廢水COD具有較好的降解效果，催化臭氧氧化不僅具有無二次污染、運行成本低的特點，而且相對于單獨臭氧氧化，在相同臭氧投加量時，COD去除率可提高30%左右，很好地提高了臭氧的氧化效率。

②催化臭氧氧化法處理選礦廢水時，當廢水與催化劑體積比3：1、反應初始pH為7-9、臭氧投加量為150mg/L時，處理后選礦廢水中COD從568mg/L降低為54mg/L， COD去除率為90.4%。

參考文獻：

[1]Legube B，Karpel VLN.Catalytic ozonation：a Promising advanced oxidation technology for water treatment [J].Catalysis Today，1999，53 （l）：61-72.

[2]李來勝，祝萬鵬，李中和.催化臭氧化——一種有前景的高級水處理氧化技術[J].給水排水，2002，27（16）：26-29.

[3]M. A，謝甫欽柯等著，劉存禮譯.臭氧化法水處理工藝學[M]. 北京：清華大學出版社，1987.