微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水研究

北极星环保网讯:随着我国新一轮产业结构调整和生态化、环保型工业化模式的发展，我国化工企业不断向工业园区聚集发展。这些化工园区往往涉及医药中间体、化工原料、纺织印染、造纸以及其他精细化工行业。化工园区内各企业产生的废水经过自身污水处理站预处理后，统一排放进入园区污水处理厂进一步处理。这类废水具有成分复杂、浓度高、毒性强、腐蚀性强、难降解等特点。

因此，对化工园区综合废水的治理已成为我国工业废水治理亟待解决的难点问题。化工园区废水经过传统生物工艺处理后难以达到排放标准要求，且难降解有毒有害物质残留造成废水生物毒性较强，往往需要采用高级氧化技术进行深度处理。

臭氧氧化是一种高效水处理技术，几乎无二次污染。然而，传统臭氧处理技术存在氧化能力弱和臭氧利用效率偏低等缺点。微气泡气液传质效率高，并在液相中具有收缩和破裂特性，可促进羟基自由基产生。将微气泡与臭氧氧化技术相结合能够强化臭氧传质，提高臭氧利用率，增强臭氧氧化能力，显著改善臭氧氧化效果。同时，催化剂能够进一步促进微气泡臭氧氧化系统中羟基自由基的产生，从而提高臭氧氧化效果和臭氧利用率。

本研究以酸/碱改性和Cu负载活性炭为催化剂，采用微气泡臭氧催化氧化技术深度处理某化工园区综合废水，考察了处理过程中废水COD、pH、生物毒性等的变化以及臭氧利用率，以期为微气泡臭氧催化氧化技术在化工园区废水处理中的应用提供参考。

1、材料与方法

1实验装置

实验装置如图1所示。以纯氧为气源，采用臭氧发生器（石家庄冠宇）产生臭氧气体，通过流量计控制气体流量，并采用碘量法对臭氧产量进行测定。臭氧与反应器中循环液体进入微气泡发生装置（北京本洲纳米科技有限公司）混合，气-液混合物通过射流器进入反应器底部，产生臭氧微气泡，反应器中填放催化剂。尾气中的臭氧采用碘化钾溶液进行吸收。反应器密封，有效容积为15L。

图1实验装置示意

2活性炭改性及金属负载

将原始活性炭（AC）置于1.6mol/L的HNO3或NaOH溶液中，40℃下浸渍2h，纯水洗涤，并在105℃下烘干，制得酸改性活性炭（N-AC）和碱改性活性炭（Na-AC）。将N-AC放入0.01mol/L的Cu（NO3）2溶液中浸渍24h，之后于105℃下干燥2h，干燥后的样品在500℃下焙烧2h，即得硝酸改性Cu负载活性炭（N-Cu-AC）。

3微气泡臭氧催化氧化处理综合废水

分别采用AC、N-AC、Na-AC和N-Cu-AC作为催化剂，催化微气泡臭氧氧化处理化工园区废水，臭氧投加量为10~12.5mg/min，催化剂投加量为4g/L。考察处理过程中COD去除率、溶液pH、废水生物毒性、液相臭氧浓度和臭氧散逸量随时间的变化。

4检测方法

COD采用重铬酸钾法进行测定，BOD采用稀释与接种法（GB7488—1987）进行测定，pH采用酸度计（上海雷磁，pHS-3C）进行测定。液相臭氧浓度采用靛蓝法进行测定，气相臭氧浓度采用碘量法进行测定。废水生物急性毒性测试采用发光细菌测定法，以废水对发光细菌发光强度的相对抑制率作为对比标准。

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