1、为什么说,污水深度处理工艺工程可行技术并不多?

  1. 活性炭吸附水处理效果是好的,除费用高外,主要是需要再生废炭量达万分之十左右,活性炭再生工艺是个问题;
  2. 其它化学吸附剂脱附需要酸碱,脱附液达3 – 5%,同样是难题。
  3. 芬顿法属高级氧化,有机物去除效果尚好,但硫酸亚铁加量上千ppm,还有双氧水和液碱等,仅去除了一百ppm左右的COD,产泥量和产盐量越来越是问题。
  4. 膜法和曝气生物滤池都有其局限性。

2、为什么说,催化臭氧氧化是绿色工艺?

从原理上,臭氧催化氧化工艺与芬顿工艺氧化有机物的方法是相同的,都是依靠•OH。但产生•OH的途径不同。芬顿工艺是在酸性条件下依靠Fe2+催化H2O2,属均相催化。不仅要加化学药剂,中和后产生大量的铁泥难以处理。而催化臭氧依靠的是“过渡金属化合物”,催化剂是固相,非均相催化,真正意义的催化剂,且在pH中性条件下催化,不产泥、不产盐。

3、应用于深度处理,为什么臭氧一定要催化?

臭氧虽然是种强氧化剂,能氧化很多种有机物。但要搞清楚一个概念:能氧化并不等于能彻底氧化。将大分子有机物氧化成小分子醇、醛、有机酸等,有机物并没有去除,甚至TOC值没有变化。何况,臭氧并不能直接氧化生化出水中很多种有机物。大量实验表明,臭氧的直接氧化对大部分废水的生化出水,COD去除率仅10 – 20%。而催化后,臭氧分解产生•OH,不仅氧化能力更强,氧化有机物的种类也更多。

4、为什么说,臭氧催化氧化在深度处理中应用是种新工艺?

曾有工程界人士认为,在水处理中臭氧的应用有大量的工程实践,即指臭氧在给水中的消毒与在工业废水中的脱色。但臭氧在深度处理中应用,与前两者完全不同。消毒,仅需破坏细胞的生理功能,不需要改变有机物分子形态;脱色,也仅需要改变分子结构中显色基团;而深度处理要求将有机物彻底氧化。在投加量上,消毒仅需2 – 3 ppm;而在深度处理中需投加上百个ppm;更需要使用催化剂。

 

随便说一句,给水中臭氧—活性炭工艺,活性炭主要是吸附功能并作为微生物载体;臭氧则氧化分解水源水中的腐殖酸类大分子有机物。活性炭并不是臭氧的催化剂,否则微生物功能受到损害。

5、铁基催化剂有什么特点?

过渡金属的化合物是臭氧催化剂,而铁则是过渡金属,它的化合物也是催化剂。据报道:Fe3O4、Fe2O3都有催化功能。关于纯物质的催化能力,有种学术观点认为:固相中有OH的过渡金属化合物,易于催化形成•OH。但各种催化成份的催化能力,在工程实践的意义并不大,主要是计算催化剂总量。

6、臭氧在深度处理中的应用,工艺难点在哪里?

臭氧比空气重,溶解度是氧气的13倍,关键臭氧不是稳定的气体,常温下净水中的半衰期只有20分钟,且温度和杂质对臭氧半衰期影响很大,在工业废水中一般只有数分钟。深度处理工艺中,关键是在臭氧无效分解之前,经催化臭氧有效分解产生•OH。因此,反应器单位体积催化剂表面积(与催化剂比表面积概念有所不同)是十分重要的参数。简单地说就是催化剂的量要多、三相传质条件要好。

7、铁屑基催化剂有什么特点?有什么工艺优越?

铁屑经表面经改性形成FeOOH,一方面是催化成份,有效地催化臭氧;另一方面又是纯化成份,保护铁屑内的零价铁。因此,改性铁屑在催化臭氧反应器中成为化工意义的填料,且比表面积比商品填料拉西环、鲍尔环高出七八倍。铁屑基催化剂成品做成规整化填料,或称单元化填料,如蜂窝形状,大大提高了工程上的催化效果。

  1. 规整化填料,避免了运输和使用过程中填料表面相互摩擦,从而保护表面改性所形成的有效催化成份FeOOH;
  2. 蜂窝状单元化填料孔隙率虽大,孔隙孔径却很小。因为•OH在水中的寿命只有纳秒级,即•OH不可能通过水流扩散传质,去氧化液相主体有机污染物;只能通过微观传质(如布朗运动),就近氧化液体中有机物。孔径很小的规整化填料为此创造了条件。

顺便指出:流化态的催化剂,若使用量较小,难以起到工程意义的催化效果。在适宜的参数范围内对铁刨花进行压缩,保证铁屑基规整化填料具有较大的比表面积、较大的孔隙率、较小的孔径范围、较大的孔隙连通率,是制作规整化填料的关键。

8、催化臭氧工艺对臭氧发生器有什么要求?

在臭氧消毒中,臭氧浓度很低,因此对臭氧发生器没有什么要求。在深度处理中,臭氧投加量大;且氧化反应困难,从反应动力学角度,希望臭氧浓度高;因此,供气浓度高的臭氧发生器是选择的方向。随便说一句,即使臭氧浓度很高的供气,气体中绝大部分仍然是氧气。

臭氧发生器,有的使用纯氧源,有的使用空气源。除臭氧供气浓度外,空气源将会给深度处理中总氮的去除带来负面影响,不建议采用。

9、介绍一下催化臭氧工艺的反应器形式。

效果好的当然是钢结构塔式反应器,一般在水量3000M3/d以下时使用;在水量5000M3/d以上时,从工程经济考虑,只能使用钢筋混凝土结构,流型设计为折流式,但水力停留时间、催化剂量等应适当放大。

10、介绍一下催化臭氧工艺在各行业工业废水的应用情况。

水质不同,催化臭氧氧化的效果差距很大,即使同一行业的废水,效果也有很大的差异,解决这一问题的方法就是小试实验。实践结果有以下2点:

  1. 绝大部分的废水(约占99%),催化后均提高了COD的去除率;
  2. 大部分工业废水,经催化后COD的去除率提高幅度约60 – 150%左右;大部分工业废水,经50至120分钟的催化臭氧氧化,COD的去除率在50 – 70%之间。