臭氧氧化工艺应用及经验数据

臭氧常用于市政给水和市政污水的脱色消毒，臭氧对细菌的杀灭率高，杀灭速度快。近年来臭氧氧化越来越广泛的应用于印染、石化、造纸、煤化工、纺织、香料、制药、电子等行业的工业废水处理，但是臭氧氧化的选择性很强，对于不同行业的工业废水适用性差别较大，对于同一行业的工业废水也会因为生产原料、生产工艺的不同造成废水浓度喝成分的区别而使臭氧氧化的适用性发生改变。臭氧氧化工艺不是对于所有难降解污染物都有去除作用，也不适用于所有难处理工业废水。如果臭氧氧化无法达标，还需要考虑其他物化工艺例如Fenton法、超声波、电解、反渗透、离子交换、电渗析或其他高级氧化工艺。

臭氧氧化单体设计前确认的主要设计接口条件和信息包括：可用地尺寸及在总图的位置；水质及特点；出水水质要求；上下游水位或范围；水量和变化系数；臭氧氧化在工艺流程中的位置；管道接口条件包括进水管、臭氧管、循环水管、出水管、超越管、防空管和排水管等；地坪标高；冻土层、管道覆土深度和保温等相关要求；地质、气候等其他设计条件。

图纸设计前需确认的信息包括：设计臭氧剂量和接触时间；接触反应池的数量和尺寸；投加臭氧的隔室位置和相应的投加剂量、曝气器的数量和布置型式；隔室位置、布置方式和固定方式；制备臭氧的气源种类、质量与数量。

除了脱色，臭氧氧化在工艺流程中的位置大致有以下三个，也可以是三个位置的组合。

（1）第一个位置是预臭氧氧化。臭氧氧化放在生物处理前作为预臭氧氧化的目的一般为提高废水的可生化性，但这种方式不是对所有废水都适用，应注意考虑臭氧会优先氧化容易降解的污染物，易降解污染物优先消耗臭氧，难降解的污染物需要更多的臭氧剂量和更长的反应时间方能降解为生物可降解物质，从而提高废水的可生化性。因此，预臭氧氧化可能造成较大的臭氧消耗量。

（2）第二个位置是深度处理臭氧氧化。将臭氧氧化位置置于生物处理下游作为深度处理，以强氧化作用处理未能被生物降解的污染物，使出水最终达标。因此适用于有实际工程经验或试验数据支撑的废水处理工程。对于某些难降解废水，臭氧氧化需要结合光催化或活性炭来实现。

（3）第三个位置是深度处理提高废水可生化性。当废水经过生物处理后可生化性低，残余的难生物降解污染物如果全部用于臭氧氧化处理到达标可能对臭氧的消耗量过大，投资和运行费用高，不经济，此时可以将臭氧氧化作为提高废水可生化性的深度处理设施来考虑，臭氧氧化后进行第二次生物处理（一般用曝气生物滤池、生物活性炭等）使出水达标，则臭氧消耗量和费用都会大大降低。

臭氧-生物活性炭联合处理工艺应用于难降解工业废水取得了较成功应用。臭氧可以脱色、杀菌、除臭、除味、去除水中的铁锰和除藻类，臭氧氧化可将多种难于生物降解的有机物分解为可生物降解的有机物，同时提高水中的溶解氧含量，增强后续生物活性炭的生物活性，最终使有机物和氨的去除率比单独使用臭氧或活性炭的工艺显著增加。但在设计中应控制臭氧氧化剂量，加入过多臭氧会降低溶解有机物的可吸附性。

臭氧结合活性炭吸附工艺，吸附容量为5gO ₃ /gC，施工图阶段需要小试和中试数据的支撑。非生物降解有机物浓度根据单用臭氧预处理以及用含臭氧预处理时颗粒活性炭两者性能上的差值来估算。臭氧氧化后的颗粒活性炭滤料的再生周期得到延长。

臭氧的投加 剂量和接触反应时间基于工程经验确定，随着臭氧氧化功能和废水特点不同而不同，如果没有经验可参考则应进行小试、中试确定，分以下几种情况：

（1）对于饮用水消毒和杀菌，臭氧剂量为1-3mg/L，如果水源水质不好，需要提高到3-5mg/L，接触时间12-15min，水中臭氧残留量≤0.3mg/L，去除率99%。同样剂量和接触时间条件下，受污染给水水源除臭除味除色的去除率为80%-90%。

（2）游泳池循环水处理中臭氧剂量取2mg/L。

（3）市政用于臭氧脱色剂量多为5mg/L，反应15min。

（4）臭氧对于有机物的氧化顺序为：链烃＞胺＞酚＞多环芳香烃＞醇＞醛＞链烷烃。氧化1mg氰消耗臭氧1.87mg，氧化1mgCN-需消耗臭氧2-2.5mg。当用于去除水中的CN-、酚、ABS等杂质时，接触时间5-10min，去除率可达90%。目前市政污水高级氧化投加量为20-30mg/L，反应时间40-60min。

（5）对于难降解污染物，没有实践数据情况下臭氧投加量估算为1-3mg（臭氧）/mg有机物。

臭氧发生装置的产量应满足最大臭氧加注量的要求，并应考虑备用能力。

选择臭氧发生器系统要了解臭氧处理过程是受消毒用的传质控制还是由臭氧氧化用的反应速率控制的、可利用水头如何、整个臭氧发生系统可利用的气体压力如何、臭氧利用要求到什么程度、液体臭氧摄取率如何。