详解臭氧在污水处理中的氧化技术路径

臭氧（O₃）作为一种强效的氧化与消毒介质，同时具备脱色与除臭功能，在污水处理领域扮演着重要角色。厂内常用的臭氧氧化技术体系主要包含以下几种类型：

单一臭氧氧化技术

臭氧与水中污染物的反应主要通过两种机制进行：直接氧化与间接氧化。

直接氧化依赖于臭氧分子本身，其与污染物的作用具有选择性。该过程主要能够将大分子有机物分解转化为更小的分子片段，从而显著提升废水的可生化性，但对于水体总有机碳的总体削减效果相对有限。

间接氧化则通过促使臭氧分解，产生活性极强的羟基自由基（·OH），进而与有机物发生反应。羟基自由基被认为是高级氧化工艺中的理想氧化剂，其氧化过程不具备选择性，能够快速、甚至彻底地将广泛的难降解有机物矿化，从而有效降低水中有机碳含量。

臭氧组合工艺

由于单一臭氧氧化技术存在一定局限，例如难以彻底降解某些顽固有机物或实现完全矿化，因此产生了将臭氧与其他技术联用的多种组合工艺。这些工艺协同发挥了臭氧的强氧化性与其他技术的优势，提升了整体处理效能。

• 臭氧-生物活性炭技术：臭氧预氧化将复杂有机物断链为易生物降解的小分子，并提高溶解氧，后续生物活性炭单元则吸附并生物降解这些有机物。

• 臭氧-混凝技术：利用臭氧破坏亲水性物质，使其转化为疏水性物质，从而大幅改善后续混凝沉淀效果。

• 臭氧-活性炭吸附技术：臭氧破解大分子物质结构，使其尺寸减小，从而更易被活性炭吸附，提升吸附容量。

• 臭氧-活性污泥技术：主要目的在于提高废水的可生化性，为生物处理创造条件。

• 臭氧-膜处理技术：臭氧常用于超滤膜的后处理阶段，以优化出水水质。

• 臭氧-超声波处理技术：超声空化效应与臭氧氧化产生协同作用，提高复杂有机物的去除效率。

此外，业界还有臭氧/双氧水（过氧化氢）联合氧化、紫外光催化臭氧氧化以及臭氧与曝气生物滤池组合等多种工艺。

催化臭氧氧化技术

该技术通过在臭氧氧化体系中引入催化剂，以提升反应速率与处理效率。常用的催化剂包括金属及其氧化物、活性炭等。催化臭氧氧化主要可分为以下几类：

• 光催化臭氧氧化：利用紫外线作为催化能源，增强臭氧的分解与氧化能力。

• 均相催化臭氧化与非均相催化臭氧化：两者主要区别在于催化剂的形态与负载方式，是当前研究的重要方向。

臭氧氧化技术体系为污水处理厂的深度处理提供了多样化的解决方案，其选择需根据具体水质特点和处理目标进行优化。