陳 洋，巫先坤，楊 峰，周騰騰，錢莎莎

(1.江蘇南大華興環(huán)?？萍脊煞莨?，江蘇 鹽城 224001；2.南京大學(xué)鹽城環(huán)保技術(shù)與工程研究院，江蘇 鹽城 224001)

隨著大量化學(xué)及相關(guān)工業(yè)的涌現(xiàn)，難降解廢水排量劇增。廢水中包含多種有毒、致癌、致突變的化合物，并且多數(shù)化合物具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，生物降解性差[1]。排放到水體中對(duì)我國(guó)環(huán)境造成巨大危害。因此，迫切需要一種新型的處理技術(shù)，能夠更加適應(yīng)工業(yè)廢水水質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn)。

非均相催化臭氧氧化技術(shù)是近年興起的新型技術(shù)，屬于高級(jí)氧化技(AOPs)的一種，其優(yōu)點(diǎn)在于催化劑能將臭氧催化分解成氧化性能更強(qiáng)的·OH，以達(dá)到更加高性能的污染物去除效果[2]。另外，非均相催化臭氧氧化技術(shù)不僅保證了催化劑的回收和再利用，避免了催化劑所造成的二次污染，而且能夠適應(yīng)絕大多數(shù)的工業(yè)廢水，是工業(yè)廢水處理技術(shù)中較有前景的處理技術(shù)[3]。

1 非均相催化臭氧氧化機(jī)理

(1)O3在n型氧化物表面反應(yīng)過程如下式[5]：

Pd*+O3→Pd*O+O2

Pd*O+O3→Pd*O2+O2

Pd*O2→Pd*+O2

(2)O3在p型氧化物表面反應(yīng)過程如下式[3]：

HO3·→·OH+O2

2 工業(yè)廢水處理應(yīng)用研究

2.1 特征污染物去除

非均相催化臭氧氧化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)突出，諸多學(xué)者將其應(yīng)用于處理工業(yè)廢水中的特征污染物。Cotman[6]等人使用氧化鋁負(fù)載金屬釕催化劑催化臭氧氧化雙酚A，在pH值5.9時(shí)TOC去除率達(dá)到82%。Wang[7]等人以氧化鋁為載體的錳負(fù)載型催化劑對(duì)臭氧氧化苯酚的催化作用，最佳條件下，1.5h的苯酚去除達(dá)到82.6%。更有學(xué)者對(duì)比催化臭氧氧化和臭氧氧化對(duì)特征污染物去除效果。研究發(fā)現(xiàn)，臭氧+Fe/AC降解結(jié)晶紫染料[8]、臭氧+Ce/AC降解甲苯磺酸[9]、臭氧+CeO2降解吡咯烷酮[10]，均優(yōu)于臭氧氧化。

2.2 綜合廢水前端處理

非均相催化臭氧氧化的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在工業(yè)廢水可生化性提升方面。使用催化臭氧氧化-生物膜組合工藝處理廢水時(shí)，催化臭氧氧化提高了廢水可生化性和脫氮效果[11]，同時(shí)緩解膜表面沉積和膜孔堵塞[12]。催化臭氧氧化處理PVA廢水后，廢水經(jīng)活性污泥處理的效果更佳相較未經(jīng)催化臭氧時(shí)提高高7.2%和11.6%[13]。將催化臭氧應(yīng)用于農(nóng)藥廢水時(shí)，通過優(yōu)化條件后，可生化性從0.12提高到0.58[14]。此外，催化臭氧用于前段去除廢水色度也十分有效。垃圾滲濾液成分復(fù)雜、色度深，通過使用混凝+臭氧氧化預(yù)處理后，色度去除率達(dá)到94%[15]。對(duì)比臭氧氧化、芬頓氧化和混凝三種預(yù)處理方法處理DDNP廢水，綜合考慮去除效果和經(jīng)濟(jì)效益，臭氧氧化最經(jīng)濟(jì)有效[16]。

2.3 廢水深度處理

全國(guó)對(duì)企業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，多數(shù)工業(yè)廢水經(jīng)生化后，可生化性急劇下降，后續(xù)再通過一般工藝很難達(dá)標(biāo)排放。針對(duì)制藥廢水，有學(xué)者通過在一二級(jí)好氧間加入非均相催化臭氧氧化后，保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[17]。另有學(xué)者通過非均相催化臭氧氧化替代次鈉、氯氣等氧化技術(shù)處理印染廢水生化尾水后，出水指標(biāo)和色度均穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[18]。更有工程實(shí)例顯示，廣東某漂染企業(yè)通過將原工藝更改為“前物化-水解酸化-好氧-催化臭氧”后，出水CODCr從100 mg/L降至70 mg/L，SS從50 mg/L降至28 mg/L，色度從100倍降至36倍，排放水質(zhì)達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB4287-2012的排放標(biāo)準(zhǔn)[19]。

3 結(jié)論

催化臭氧氧化技術(shù)能有效解決單獨(dú)臭氧氧化性較弱和具有選擇性的局限，通過提升臭氧利用率，降低臭氧投加量，提升礦化效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)難降解工業(yè)廢水的深度處理在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面的可行性。其在工業(yè)廢水中的研究也十分廣泛，對(duì)工業(yè)廢水中制藥、染料等領(lǐng)域的研究應(yīng)用已取得長(zhǎng)足的發(fā)展。

面對(duì)日益復(fù)雜的工業(yè)廢水，非均相催化臭氧氧化技術(shù)的優(yōu)化改善也十分必要。其和紫外光、H2O2、電催化等聯(lián)合應(yīng)用的研究也逐漸成熟。并且也將成為非均相催化臭氧氧化在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的主流。

另外，對(duì)非均相催化臭氧氧化技術(shù)中的高效催化劑的研制、設(shè)備的優(yōu)化等將是非均相催化臭氧氧化技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用的永恒前提。