臭氧非均相催化技術降解煉油廢水中有機物的研究
煉油廢水中石油類和難降解有機物含量極高、乳化嚴重、水質和水量波動極大，常規污水處理方法很難將其有機物完全降解。國家外排污水標準的日益嚴格使煉化企業煉油廢水處理面臨更大的挑戰。臭氧氧化法處理難生物降解有機廢水時，產生大量活潑的羥基自由基•ＯＨ 無選擇性地直接與廢水中的污染物反應，將其降解為二氧化碳、水和可降解性物質，提高廢水的生物可降解性能。該技術可以有效去除水中有機物，反應速度快，設備體積小，既可作為單獨處理，又可與其他處理過程相匹配，降低處理成本。利用固體催化劑（活性炭、金屬氧化物、負載型金屬催化劑等）協同臭氧氧化可以降低反應活化能或改變反應歷程，從而達到深度氧化，很大限度地去除有機污染物的目的。
臭氧和活性炭聯用，一方面利用活性炭吸附能力富集有機物，提高臭氧的利用率；另一方面利用活性炭的表面官能團作為臭氧氧化的催化劑，可有效提高臭氧在水處理中的氧化性能。尤其是水中含有酚類化合物時，臭氧氧化法可以有效去除酚類有機物。其次，廢水中無法被微生物分解的有機物，如表面活性劑（ＡＢＳ）等可被臭氧迅速氧化分解。劉衛華等采用催化臭氧化技術去除垃圾滲濾液中難降解有機物，結果表明銅作為催化劑處理廢水效果好于鐵、錳。金屬氧化物是非均相催化臭氧氧化的催化劑，它的合理選用可直接影響催化反應機理和效率。劉春英等采用載銅活性炭催化氧化法深度降解石油污水中的COD，結果顯示對石油污水的COD 值深度降解至100ｍｇ／Ｌ以下。本研究采用臭氧非均相催化技術，以煉油廢水為對象，研究反應過程影響因素，確定很佳工藝條件，驗證生物降解性能的提升。解決煉油廢水中溶解性有機物過高、生物降解性能差等問題，為煉油高濃度廢水降解提供了理論依據，對煉化企業可持續發展具有應用價值。
實驗水樣取自遼河石化，以煉油廢水預處理裝置出水為實驗對象。該污水污染嚴重，生物降解性能較低（COD平均值為4667mg/L，BOD5／COD平均值為0.13），無法滿足后續生化處理要求。
影響因素考察:
1.催化劑類型及用量：非均相催化臭氧氧化主要是利用反應過程中產生的大量強氧化自由基來氧化降解水中有機物，從而達到水質凈化的目的。催化臭氧化降解及礦化有機污染物主要涉及到3個方面的作用：臭氧的單獨氧化，催化劑的吸附作用以及催化劑催化臭氧氧化作用。
2.初始PH：臭氧催化氧化煉油廢水實驗中，其他條件不變，隨PH增大COD去除率明顯提高。當初始ｐＨ＝11時，出水COD去除率達63.1％，增加近15％；BOD5／COD隨PH升高而增大，ｐＨ＝13時達到很大值，說明堿性環境可以改善臭氧催化氧化效果。分析原因是：堿性環境和催化劑，加速了臭氧催化氧化反應中自由基•ＯＨ 生成速率，引起臭氧催化氧化反應效率提高；由于羥基自由基反應具有非選擇性，導致該反應的破環速率提高，大量大分子難降解有機物變成易生物降解小分子，從而提升污水的生物降解性能。綜合考慮PH對COD及BOD5／COD值影響，本實驗的很佳初始PH為11(圖3)。
3.反應時間：綜合考慮處理效果及處理成本等因素，確定該實驗很佳反應時間為40min。此時不但處理成本較低，而且污水生物降解性能得到較大幅度提高，基本可以滿足下一步生化處理要求。（圖4）
4. 反應臭氧量：當臭氧流量達到40L/H時，臭氧催化氧化煉油廢水效果很好，COD去除率達到65.0％，BOD5／COD由原來的0.13提高至0.２８。高于或者低于此臭氧流量，反應效果均有不同程度下降。分析原因認為，并不是通入反應器中臭氧流量越大，污水的處理效果越好，而是參加反應的臭氧量越大，污水處理效果越好。所以應當充分考慮氣流量對臭氧停留時間和傳質效果影響。（圖5）
總結：實驗利用臭氧催化氧化技術處理煉油廢水。確定載銅活性炭為催化劑，很佳處理條件為：污水處理量為4000ｍＬ；催化劑投量為２00ｃｍ3；初始PH為11；反應時間為40min；臭氧流量40L/H，處理1Ｌ煉油廢水消耗臭氧0.46ｇ。該工藝條件下，臭氧催化氧化煉油廢水的處理終點 COD 平均值為1 560mg/L，COD 平均去除率為65％，BOD5／COD 上升至0.２８，BOD5 為441mg/L。經模型活性污泥法驗證，經臭氧催化氧化技術處理后，煉油廢水中有機污染物得到有效降解，可生降解性能提升效果理想，且處理效果較為穩定。:
摘自:崔金久（寧波市環境保護科學研究設計院）
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