浅析影响臭氧催化氧化反应因探讨提高氧化塔运行效率方法

【摘要】本文通过对臭氧催化氧化工艺在化工污水处理场的应用，分析影响氧化塔运行中对有机物处理效果的因素，从中找出提高氧化塔运行效率的方法，规范日常对氧化塔的运行控制，保证臭氧催化氧化单元的处理效果。

【关键词】臭氧；催化氧化；COD；去除率

前言：由于传统的生化处理工艺对有毒、有害、难降解的有机污染物的处理十分有限，而臭氧催化氧化则是近年来发展起来的一种以提高臭氧利用效率为目的的高级氧化技术，是利用反应过程中产生的大量强氧化性HO-自由基氧化分解水中的有机物而达到水质净化的目的。

一、装置概况

本化工污水处理场是为丙烯腈污水量身定制的处理流程，采用生物倍增、臭氧催化氧化及生物脱氮的组合工艺。其中臭氧催化氧化单元是处理流程中不可或缺的一部分，设计处理能力为20t/h。臭氧催化氧化单元包括：上游来水经两级过滤后进入四级催化氧化塔，将上游来水难以降解的COD在四级氧化塔中与臭氧充分接触，达到进一步去除污染物的目的，为后续出水进入生物脱氮处理系统提供保障。

二、臭氧催化氧化塔运行的影响因素

影响臭氧催化氧化反应的因素很多，包括臭氧的投加量、臭氧在反应溶液中的溶解、分散程度、污染物的浓度、反应溶液的温度、溶液的pH、臭氧投加方式以及催化剂种类等。结合既有装置，对氧化塔的运行效果的影响因素有如下几点：

1、臭氧的投加量。对于固定的来水处理量，臭氧投加量增加，则对COD的去除量增大。曾对臭氧投加量与来水COD的处理效果进行统计试验。

如表1、图2显示，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个百分点。然而通过一味的增加臭氧投加量来提高去除效果是不理智的，提高臭氧投加量需要提高臭氧发生器的运行功率，甚至需要额外启动第二套臭氧发生器，从而大大增加了运行成本。因此，根据上游来水的污染物浓度，合理的调整臭氧投加量，优化系统运行是关键。

2、氧化塔运行方式

设计的四个氧化塔运行方式灵活多变，可并联运行、串联运行以及单独切出运行。当上游来水COD浓度较高时，需要将四个塔串联起来，这样增加了来水与臭氧的接触时间，从而达到彻底降解污染物的目的。当上游来水COD浓度较低时，可将四个塔并联或是并联串联组合使用，来减小塔的运行阻力，延长催化剂的使用寿命，减少反冲洗频次。

3、上游污染物浓度。当上游出水水质差，甚至发生出水带泥的现象时，往往悬浮物高，部分悬浮物会通过两级过滤器进入臭氧催化氧化塔内，造成催化剂填料的污染，从而影响处理效果，因此保证上游出水稳定是非常重要的。

4、温度的影响。提高臭氧与来水的反应温度，一方面可以使反应的活化能降低，有利于提高化学反应速率。但是，另一方面随着温度的升高，臭氧的分解速率将会加快，溶解度也会下降，从而降低了液相中臭氧的浓度，减缓了化学反应速率，因此，控制好氧化塔的反应温度尤为的重要，根据实际运行情况来看，将水温尽量控制在25-30℃范围内比较适宜。

5、pH的影响。臭氧的氧化能力与pH有关。臭氧在酸性条件下的光催化反应中，仅有20%的臭氧直接分解产生OH-，其余部分则转化为H2O2；在碱性条件下，不仅存在臭氧光解反应，而且臭氧生成OH-的链式反应也被激发，产生大量的OH-，大大增强了臭氧的氧化效果，根据实际运行情况来看，将来水pH控制在7.0-7.5之间比较适宜，能让臭氧的作用发挥到极致，保证出水效果。

三、总结

为了保证水质达标处理，提高臭氧催化氧化单元的运行效果，实现装置长、稳、优运行，在日常水质管理中做到：1、及时根据实际来水污染物浓度，通过调整臭氧发生器的运行功率，适当调整臭氧的投加量，来满足有机物的去除效果，同时优化生产运行。2、灵活掌握氧化塔的运行方式，当上游来水COD浓度较高时，将四个塔串联起来，增加来水与臭氧的接触时间，从而达到充分降解污染物的目的。当上游来水COD浓度较低时，可将四个塔并联或是并联串联组合使用，来减小塔的运行阻力，延长催化剂的使用寿命，减少反冲洗频次，增加处理量。3、做到及时根据上游来水质变化，调整两级过滤器的反冲洗时间，将悬浮物在过滤阶段实现有效的拦截。定期对催化氧化塔进行反冲洗，减轻氧化塔的运行阻力，防止催化剂污染及板结的发生。及时对受污染的氧化塔进行反冲洗，必要时将其切除，对其催化剂进行药剂清洗。4、将水温尽量控制在25-30℃范围内，避免较大波动，冬季可对其通入维温蒸汽。5、稳定控制来水pH在7.0-7.5之间，可通过上游加碱系统调节pH值，避免大范围的波动。

参考文献

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