杭州純水設備解讀：關于催化氧化的技術問題
1為什么說，污水深度處置工藝工程可行技術并不多？
簡述幾個工藝。活性炭吸附：水處理效果是好的除費用高外，主要是需要再生廢炭量達萬分之十左右，活性炭再生工藝是個問題；其它化學吸附劑：脫附需要酸堿，脫附液達3– 5%同樣是難題。芬頓法屬高級氧化，有機物去除效果尚好，但硫酸亞鐵加量上千ppm還有雙氧水和液堿等，僅去除了一百ppm左右的COD產(chǎn)泥量和產(chǎn)鹽量越來越是問題。膜法和曝氣生物濾池都有其局限性。
2為什么說，催化臭氧氧化是綠色工藝？
從原理上，催化臭氧工藝與芬頓工藝氧化有機物的方法是相同的都是依靠?OH但產(chǎn)生?OH途徑不同。芬頓工藝是酸性條件下依靠Fe2+催化H2O2屬同相催化。不只要加化學藥劑，杭州純水設備中和后產(chǎn)生大量的鐵泥和硫酸根。而催化臭氧依靠的過渡金屬化合物”催化劑是固相，異相催化，真正意義的催化劑，且在pH中性條件下催化，不產(chǎn)泥、不產(chǎn)鹽。
3應用于深度處理，為什么臭氧一定要催化？
臭氧雖然是種強氧化劑，能氧化很多種有機物。但要搞清楚一個概念：能氧化，并不等于能徹底氧化。將大分子有機物氧化成小分子醇、醛、有機酸等，有機物并沒有去除，甚至TOC值沒有變化。何況，臭氧并不能直接氧化生化出水中很多種有機物。大量實驗標明，臭氧的直接氧化對大部分廢水的生化出水，COD去除率僅10– 20%而催化后，臭氧分解發(fā)生?OH不只氧化能力更強，氧化有機物的種類也更多。
4為什么說，催化臭氧在深度處置中應用是種新工藝？
曾有工程界人士認為，水處置中臭氧的應用有大量的工程實踐，即指臭氧在給水中的消毒與在工業(yè)廢水中的脫色。但臭氧在深度處置中應用，與前兩者完全不同。消毒，僅需破壞細胞的生理功能，不需要改變有機物分子形態(tài)；脫色，也僅需要改變分子結構中顯色基團；杭州純水設備而深度處置要求將有機物完全氧化。投加量上，消毒僅需2– 3ppm而在深度處置中需投加上百個ppm更需要使用催化劑。
隨便說一句，給水中臭氧—活性炭工藝，活性炭主要是吸附功能并作為微生物載體；臭氧則氧化分解水源水中的腐殖酸類大分子有機物�；钚蕴坎⒉皇浅粞醯拇呋瘎�，否則微生物功能受到損害。
5鐵基催化劑有什么特點？有幾種？
過渡金屬的化合物是臭氧催化劑”鐵，過渡金屬，化合物也是催化劑。據(jù)報道：Fe3O4Fe2O3都有催化功能。開發(fā)的催化劑主要涉及FeOOHFeOOH有各種晶型，α-γ-β-ε-等等，已取得發(fā)明授權的催化劑種類有四種：1鐵礦與木屑還原焙燒形成顆粒，再經(jīng)表面改性；2由芬頓鐵泥制備的FeOOH3由紅土鎳礦分離制備的FeOOH4鐵屑外表改性。
關于純物質(zhì)的催化能力，有種學術觀點認為：固相中有OH過渡金屬化合物，易于催化形成?OH但各種催化成份的催化能力，工程實踐的意義并不大，主要是催化劑總量。
大部分通過浸漬、燒結制備的催化劑，催化成份的量僅有幾十個微米厚。催化劑與之不同，第（23種里外都是有效的催化成份。第（14種在氧化環(huán)境中催化劑外表堅持并可重新形成有效的催化成份，所以有持久的催化能力。
6臭氧在深度處置中的應用，工藝難點在哪里？
臭氧比空氣重，溶解度是氧氣的13倍；關鍵臭氧不是穩(wěn)定的氣體，常溫下凈水中的半衰期只有20分鐘，且溫度和雜質(zhì)對臭氧半衰期影響很大，工業(yè)廢水中一般只有數(shù)分鐘。深度處置工藝中關鍵，臭氧無效分解之前，經(jīng)催化臭氧有效分解發(fā)生?OH因此，反應器單位體積催化劑外表積（與催化劑比外表積概念有所不同）十分重要的參數(shù)。簡單地說：催化劑的量要多；三相傳質(zhì)條件要好。
7鐵屑基催化劑有什么特點？有什么工藝優(yōu)越？
鐵屑經(jīng)外表經(jīng)改性形成FeOOH一方面是催化成份，有效地催化臭氧；杭州純水設備另一方面又是純化成份，維護鐵屑內(nèi)的零價鐵。因此，改性鐵屑在催化臭氧反應器中成為化工意義的填料，且比外表積比商品填料拉西環(huán)、鮑爾環(huán)高出七-八倍。鐵屑基催化劑廢品做成規(guī)整化填料，或稱單元化填料，如“蜂窩或沙琪瑪”形狀，大大提高了工程上的催化效果。
1規(guī)整化填料，防止了運輸和使用過程中填料外表相互摩擦，從而維護外表改性所形成的有效催化成份FeOOH
2沙琪瑪狀單元化填料孔隙率雖大，孔隙孔徑卻很小。因為?OH水中的壽命只有納秒級，即：?OH不可能通過水流擴散傳質(zhì)，去氧化液相主體有機污染物；只能通過微觀傳質(zhì)（如布朗運動）就近氧化液體中有機物�？讖胶苄〉囊�(guī)整化填料為此發(fā)明了條件。
順便指出：流化態(tài)的催化劑，若使用量較小，難以起到工程意義的催化效果。
適宜的參數(shù)范圍內(nèi)對鐵刨花進行壓縮，保證鐵屑基規(guī)整化填料具有較大的比表面積、較大的孔隙率、較小的孔徑范圍、較大的孔隙連通率，制作規(guī)整化填料的關鍵。
8催化臭氧工藝對臭氧發(fā)生器有什么要求？
臭氧消毒中，臭氧濃度很低，因此對臭氧發(fā)生器沒有什么要求。深度處置中，臭氧投加量大；且氧化反應困難，從反應動力學角度，希望臭氧濃度高；因此，供氣濃度高的臭氧發(fā)生器是選擇的方向。隨便說一句，即使臭氧濃度很高的供氣，氣體中絕大部分仍然是氧氣。
臭氧發(fā)生器，有的使用純氧源，有的使用空氣源。除臭氧供氣濃度外，空氣源將會給深度處置中總氮的去除帶來負面影響，不建議采用。這是研究效果。
9介紹一下催化臭氧工藝的反應器形式。
效果好的當然是塔式反應器，鋼結構，一般在水量3000M3/d以下時使用；杭州純水設備水量5000M3/d以上時，從工程經(jīng)濟考慮，只能使用鋼筋混凝土結構，流型設計為折流式，但水力停留時間、催化劑量等應適當放大。對于鋼筋混凝土結構的反應器，已經(jīng)開發(fā)出成品的單元化填料。
10介紹一下催化臭氧工藝在各行業(yè)工業(yè)廢水的應用情況。
水質(zhì)不同，催化臭氧氧化的效果差別很大，即使同一行業(yè)的廢水，效果也有很大的差別，解決這一問題的方法就是小試實驗。實踐結果：1絕大部分的廢水（約占99%催化后均提高了COD去除率；2大部分工業(yè)廢水，經(jīng)催化后COD去除率提高幅度約60– 150%左右；大部分工業(yè)廢水，經(jīng)50至120分鐘的催化臭氧氧化，COD去除率在50– 70%之間。已做過多種行業(yè)廢水的中試研究（塔高8米，處置水量在100M3/d左右）包括印染廢水、煤化工廢水、精細化工（農(nóng)藥、醫(yī)藥）廢水、電子（液晶顯示）行業(yè)廢水等。萬噸級廢水處置，已有數(shù)項正在工程施工。
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