臭氧氧化技术在废水处理中的运用与实践

臭氧凭借其强氧化特性（标准电极电位E₀=2.07V），能够有效降解水体中的有机与无机污染物。早期该技术主要应用于杀菌消毒及去除饮用水或二级出水中的微生物群落。随着臭氧发生装置的持续改进，以空气作为气源制备臭氧已成为可能，显著降低了运行成本，推动该技术近年来在污水处理研究领域获得广泛关注。目前普遍认为，臭氧对水中有机物的氧化作用主要通过两种途径实现。

1、 直接氧化

臭氧分子可呈现两种结构形态，既能作为亲电试剂也能作为亲核试剂参与反应过程。一般认为直接氧化过程涉及亲电取代、亲核加成及环加成等反应类型，其反应活性顺序表现为：链烃＞胺类＞酚类＞多环芳烃＞醇类＞醛类＞链烷烃。

臭氧分子两种结构

2、 间接氧化

臭氧在水相环境中稳定性较低，易发生分解反应。该过程包含链引发、链增长与链终止三个阶段，分解同时产生氧化能力更强的活性自由基，特别是羟基自由基（·OH）。这一过程受水体pH值、温度、无机物与有机物浓度等多重因素影响。水中存在的某些物质可促进或抑制自由基生成，据此可分为诱发剂（如H₂O₂、OH⁻、紫外辐射）、促进剂（如腐殖酸、二价铁离子、甲醇）和抑制剂（如HCO₃⁻、PO₄³⁻、叔丁醇）三类。

尽管臭氧氧化技术已在多个领域取得应用成果，但单一臭氧工艺因其固有局限性制约了大规模推广，主要表现在：氧化过程具有选择性、难以实现有机物完全矿化、水中溶解度低导致利用率有限、反应过程中易生成小分子酸性副产物等。

为克服上述技术瓶颈，研究人员从两个方向进行改进：一是通过耦合紫外辐射、电化学等辅助技术提升臭氧分解效率；二是引入催化剂加速臭氧分解过程，如投加Fe²⁺、Mn²⁺等金属离子。然而均相催化剂需对金属离子进行后续处置，增加了处理成本。为此，非均相催化臭氧氧化技术应运而生。

在非均相催化体系研究中，溶液pH值、反应温度、臭氧投加量、催化剂用量及水体中天然有机物与无机离子浓度构成主要影响因素。科力迩科技在深入解析非均相臭氧催化机理的基础上，通过整合多种活性金属氧化物、高孔隙率微孔成型工艺、亲水改性抗污染防堵塞等关键技术，针对不同行业有机废水特性，成功开发出高效非均相臭氧催化剂系列产品。

高效非均相臭氧催化剂

结合臭氧催化氧化-旋流一体化技术，研发CDOF(Cyclonic Dissolved Ozone Flotation unit)旋流溶气气浮一体化装置，创造性地将臭氧高级氧化技术、旋流技术和溶气气浮技术有机结合，实现各种难处理废水高效综合去除。

该装置综合运用臭氧多重催化氧化技术（均相和非均相催化）、旋流技术、溶气气浮技术、全密闭全自动带压催化氧化技术、超临界催化氧化和高效非均相催化剂、空化超临界催化、高效絮凝等技术于一体，对各种污染物综合处理效果好。

CDOF装置及应用案例

该套污水处理装置臭氧利用率高，反应速率快、时间短，占地面积小，配套设施少，自动化程度高，安全环保，综合投资低，可广泛运用于石油炼化污水、新能源行业污水、市政垃圾渗滤液等行业污水处理，为不同领域的废水治理提供专业解决方案。