目前污水深度處理工程可行的技術不多:活性炭吸附、其他化學吸附劑、芬頓氧化、膜法、曝氣生物濾池等。雖然各有優勢，但也有一定的局限性。相比之下，催化臭氧氧化是一個綠色的過程。
1.為什么說污水深度處理工程的可行技術不多？
簡單描述幾個過程。活性炭吸附:水處理效果好，除了成本高，再生廢碳量在10‰左右，活性炭再生工藝是個問題；其他化學吸附劑:脫附需要酸堿，脫附液達到3–5%，也是個難題。Fenton法屬于氧化法，有機物去除效果還是不錯的，但是硫酸亞鐵的用量是千ppm，雙氧水和液堿等。，其僅去除約100ppm的化學需氧量，并且污泥產生和鹽產生變得越來越成問題。膜法和曝氣生物濾池都有其局限性。
2.為什么催化臭氧氧化是綠色工藝？
催化臭氧法氧化有機物的原理和芬頓法相同，都是依靠OH。但是產生OH的方式不一樣。芬頓過程依靠Fe2+在酸性條件下催化H2O2，屬于均相催化。不僅需要添加化學藥品，而且中和后還會產生大量的鐵泥和硫酸鹽。但催化臭氧依賴于“過渡金屬化合物”，催化劑是固相、多相催化、真正的催化劑，在pH中性條件下催化，不產生泥或鹽。
3.應用于深度處理時，臭氧為什么一定要催化？
雖然臭氧是一種強氧化劑，但它可以氧化多種有機物。但是要明白一個概念:能氧化不代表能完全氧化。大分子有機物被氧化成小分子醇、醛、有機酸等。，有機物沒有被去除，甚至TOC值也沒有變化。此外，臭氧不能直接氧化生化出水的多種有機物。大量實驗表明，臭氧直接氧化法對大部分廢水生化出水的化學需氧量去除率僅為10-20%。臭氧經催化后分解生成OH，不僅氧化能力更強，而且氧化有機物種類更多。
4.為什么催化臭氧在深度處理中的應用是一個新的過程？
工程界有人認為，臭氧在水處理中的應用有很多工程實踐，即臭氧在供水中的消毒和工業廢水的脫色。但臭氧在深度處理中的應用與前兩者完全不同。消毒只需要破壞細胞的生理功能，不需要改變有機物的分子形態；脫色只需要改變分子結構中的顯色基團；深度處理要求有機物完全氧化。劑量上，消毒只需要2–3ppm；在深度處理中，要加幾百ppm；更需要使用催化劑。
5.鐵基催化劑有什么特點？有多少種？
“過渡金屬化合物是臭氧催化劑”。鐵是一種過渡金屬，它的化合物也是催化劑。據報道，Fe3O4和Fe2O3具有催化作用。我們研制的催化劑主要涉及FeOOH，它有多種晶型，如α-、γ-、β-、ε-等。獲得發明授權的催化劑有四種:(1)將鐵礦石和鋸末還原焙燒成顆粒，然后進行表面改性；(2)羥基氧化鐵；由芬頓鐵泥制成；(3)FeOOH；通過分離紅土鎳礦制備；(4)鐵屑的表面改性。
至于純物質的催化能力，學術界有一種觀點認為，固相含OH的過渡金屬化合物容易催化生成OH。然而，各種催化組分的催化能力在工程實踐中意義不大，主要是因為催化劑的總量。
大多數通過浸漬和燒結制備的催化劑的催化成分只有幾十微米厚。我們的催化劑和他們不一樣，前(2)和(3)是內外都有效的催化成分。第一種(1)和第四種(4)可以在氧化環境中保持和重整催化劑表面的有效催化組分，因此它們具有持久的催化能力。
6.臭氧在深度處理中的應用有哪些技術難點？
臭氧比空氣重，溶解度是氧氣的13倍。關鍵的臭氧不是穩定的氣體。常溫下在純化水中的半衰期只有20分鐘，溫度和雜質對臭氧的半衰期影響很大，一般在工業廢水中只有幾分鐘。深度處理工藝的關鍵是在臭氧無效分解之前，通過催化臭氧有效分解產生OH。因此，反應器單位體積的催化劑表面積(不同于催化劑比表面積的概念)是一個非常重要的參數。簡單來說:催化劑用量較多；三相傳質條件更好。
7.鐵屑基催化劑有什么特點？有哪些高超的技術？
鐵屑被改性形成FeOOH，FeOOH是一種有效催化臭氧的催化成分。另一方面，它凈化了成分，保護了廢鐵中的零價鐵。因此，改性鐵屑成為催化臭氧反應器中的化學填料，其比表面積比市售填料拉西環和鮑爾環高7-8倍。成品鐵屑基催化劑制成規整填料，或單元化填料，如“蜂窩狀或沙琪瑪”狀，大大提高了工程上的催化效果。
(1)填料規整化，避免了運輸和使用過程中填料表面之間的摩擦，保護了有效的催化成分羥基氧化鐵；通過表面改性形成；
(2)沙琪瑪狀組合填料雖然孔隙率大，但孔徑小。因為oh在水中的壽命只有納秒，即oh不能通過水流擴散傳質氧化液相中的主要有機污染物；液體中的有機物只能通過微觀傳質(如布朗運動)在附近氧化。小孔徑規整填料為此創造了條件。
順便說一下，如果少量使用流化態的催化劑，在工程上很難起到催化作用。
在合適的參數范圍內壓縮鐵屑，以確保鐵屑基規整填料具有較大的比表面積、較大的孔隙率、較小的孔徑范圍和較大的孔連通性，是制作規整填料的關鍵。
8.催化臭氧工藝對臭氧發生器有什么要求？
臭氧消毒中，臭氧濃度很低，所以對臭氧發生器沒有要求。在深度處理中，臭氧用量大；并且氧化反應困難。從反應動力學來看，希望臭氧濃度高。因此，供氣濃度高的臭氧發生器是選擇的方向。對了，即使臭氧濃度很高，大部分氣體還是氧氣。
臭氧發生器，有的用純氧源，有的用空氣源。除臭氧濃度外，空氣源會對深度處理中總氮的去除帶來負面影響，不建議使用。這是我們研究的結果。
9.介紹催化臭氧法的反應器類型。
當然，水量在3000M3/d以下一般采用效果較好的塔式反應器和鋼結構；當水量超過5000M3/d時，考慮工程經濟性，只能采用鋼筋混凝土結構，流態設計為折流，但水力停留時間和催化劑用量應適當加大。對于鋼筋混凝土結構的反應器，我們開發了成品組合包裝。
下一篇： 農村污水處理現狀
