淺析影響臭氧催化氧化反應(yīng)因探討提高氧化塔運(yùn)行效率方法

【摘要】本文通過(guò)對(duì)臭氧催化氧化工藝在化工污水處理場(chǎng)的應(yīng)用，分析影響氧化塔運(yùn)行中對(duì)有機(jī)物處理效果的因素，從中找出提高氧化塔運(yùn)行效率的方法，規(guī)范日常對(duì)氧化塔的運(yùn)行控制，保證臭氧催化氧化單元的處理效果。

【關(guān)鍵詞】臭氧；催化氧化；COD；去除率

前言：由于傳統(tǒng)的生化處理工藝對(duì)有毒、有害、難降解的有機(jī)污染物的處理十分有限，而臭氧催化氧化則是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種以提高臭氧利用效率為目的的高級(jí)氧化技術(shù)，是利用反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的大量強(qiáng)氧化性HO-自由基氧化分解水中的有機(jī)物而達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。

一、裝置概況

本化工污水處理場(chǎng)是為丙烯腈污水量身定制的處理流程，采用生物倍增、臭氧催化氧化及生物脫氮的組合工藝。其中臭氧催化氧化單元是處理流程中不可或缺的一部分，設(shè)計(jì)處理能力為20t/h。臭氧催化氧化單元包括：上游來(lái)水經(jīng)兩級(jí)過(guò)濾后進(jìn)入四級(jí)催化氧化塔，將上游來(lái)水難以降解的COD在四級(jí)氧化塔中與臭氧充分接觸，達(dá)到進(jìn)一步去除污染物的目的，為后續(xù)出水進(jìn)入生物脫氮處理系統(tǒng)提供保障。

二、臭氧催化氧化塔運(yùn)行的影響因素

影響臭氧催化氧化反應(yīng)的因素很多，包括臭氧的投加量、臭氧在反應(yīng)溶液中的溶解、分散程度、污染物的濃度、反應(yīng)溶液的溫度、溶液的pH、臭氧投加方式以及催化劑種類(lèi)等。結(jié)合既有裝置，對(duì)氧化塔的運(yùn)行效果的影響因素有如下幾點(diǎn)：

1、臭氧的投加量。對(duì)于固定的來(lái)水處理量，臭氧投加量增加，則對(duì)COD的去除量增大。曾對(duì)臭氧投加量與來(lái)水COD的處理效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)。

如表1、圖2顯示，臭氧投加量由6月9日的3.9kg/h增加到6月13日的6.8kg/h，COD的去除率提高了34個(gè)百分點(diǎn)。然而通過(guò)一味的增加臭氧投加量來(lái)提高去除效果是不理智的，提高臭氧投加量需要提高臭氧發(fā)生器的運(yùn)行功率，甚至需要額外啟動(dòng)第二套臭氧發(fā)生器，從而大大增加了運(yùn)行成本。因此，根據(jù)上游來(lái)水的污染物濃度，合理的調(diào)整臭氧投加量，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行是關(guān)鍵。

2、氧化塔運(yùn)行方式

設(shè)計(jì)的四個(gè)氧化塔運(yùn)行方式靈活多變，可并聯(lián)運(yùn)行、串聯(lián)運(yùn)行以及單獨(dú)切出運(yùn)行。當(dāng)上游來(lái)水COD濃度較高時(shí)，需要將四個(gè)塔串聯(lián)起來(lái)，這樣增加了來(lái)水與臭氧的接觸時(shí)間，從而達(dá)到徹底降解污染物的目的。當(dāng)上游來(lái)水COD濃度較低時(shí)，可將四個(gè)塔并聯(lián)或是并聯(lián)串聯(lián)組合使用，來(lái)減小塔的運(yùn)行阻力，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，減少反沖洗頻次。

3、上游污染物濃度。當(dāng)上游出水水質(zhì)差，甚至發(fā)生出水帶泥的現(xiàn)象時(shí)，往往懸浮物高，部分懸浮物會(huì)通過(guò)兩級(jí)過(guò)濾器進(jìn)入臭氧催化氧化塔內(nèi)，造成催化劑填料的污染，從而影響處理效果，因此保證上游出水穩(wěn)定是非常重要的。

4、溫度的影響。提高臭氧與來(lái)水的反應(yīng)溫度，一方面可以使反應(yīng)的活化能降低，有利于提高化學(xué)反應(yīng)速率。但是，另一方面隨著溫度的升高，臭氧的分解速率將會(huì)加快，溶解度也會(huì)下降，從而降低了液相中臭氧的濃度，減緩了化學(xué)反應(yīng)速率，因此，控制好氧化塔的反應(yīng)溫度尤為的重要，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，將水溫盡量控制在25-30℃范圍內(nèi)比較適宜。

5、pH的影響。臭氧的氧化能力與pH有關(guān)。臭氧在酸性條件下的光催化反應(yīng)中，僅有20%的臭氧直接分解產(chǎn)生OH-，其余部分則轉(zhuǎn)化為H2O2；在堿性條件下，不僅存在臭氧光解反應(yīng)，而且臭氧生成OH-的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)也被激發(fā)，產(chǎn)生大量的OH-，大大增強(qiáng)了臭氧的氧化效果，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，將來(lái)水pH控制在7.0-7.5之間比較適宜，能讓臭氧的作用發(fā)揮到極致，保證出水效果。

三、總結(jié)

為了保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)處理，提高臭氧催化氧化單元的運(yùn)行效果，實(shí)現(xiàn)裝置長(zhǎng)、穩(wěn)、優(yōu)運(yùn)行，在日常水質(zhì)管理中做到：1、及時(shí)根據(jù)實(shí)際來(lái)水污染物濃度，通過(guò)調(diào)整臭氧發(fā)生器的運(yùn)行功率，適當(dāng)調(diào)整臭氧的投加量，來(lái)滿足有機(jī)物的去除效果，同時(shí)優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行。2、靈活掌握氧化塔的運(yùn)行方式，當(dāng)上游來(lái)水COD濃度較高時(shí)，將四個(gè)塔串聯(lián)起來(lái)，增加來(lái)水與臭氧的接觸時(shí)間，從而達(dá)到充分降解污染物的目的。當(dāng)上游來(lái)水COD濃度較低時(shí)，可將四個(gè)塔并聯(lián)或是并聯(lián)串聯(lián)組合使用，來(lái)減小塔的運(yùn)行阻力，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，減少反沖洗頻次，增加處理量。3、做到及時(shí)根據(jù)上游來(lái)水質(zhì)變化，調(diào)整兩級(jí)過(guò)濾器的反沖洗時(shí)間，將懸浮物在過(guò)濾階段實(shí)現(xiàn)有效的攔截。定期對(duì)催化氧化塔進(jìn)行反沖洗，減輕氧化塔的運(yùn)行阻力，防止催化劑污染及板結(jié)的發(fā)生。及時(shí)對(duì)受污染的氧化塔進(jìn)行反沖洗，必要時(shí)將其切除，對(duì)其催化劑進(jìn)行藥劑清洗。4、將水溫盡量控制在25-30℃范圍內(nèi)，避免較大波動(dòng)，冬季可對(duì)其通入維溫蒸汽。5、穩(wěn)定控制來(lái)水pH在7.0-7.5之間，可通過(guò)上游加堿系統(tǒng)調(diào)節(jié)pH值，避免大范圍的波動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1]許芝.臭氧氧化難生化降解有機(jī)物的研究[J].大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2001（04）.

[2]關(guān)春雨，馬軍，鮑曉麗，隋銘?zhàn)?臭氧催化氧化-活性炭處理微污染源水[J].水處理技術(shù)，2007（11）.

[3]席彩文，劉彬彬.臭氧氧化法處理難降解有機(jī)廢水[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2005（11）.

[4]李來(lái)勝，祝萬(wàn)鵬，李中和.催化氧化一種有前景的水處理高級(jí)氧化[J ].給水排水，2001.