工业废水｜臭氧在污水处理中的具体应用与解决方案

工业废水｜臭氧在污水处理中的具体应用与解决方案

臭氧作为一种强氧化剂，在污水处理中具有广泛的应用，其核心作用是通过氧化分解污染物、杀灭微生物、改善水质特性等，解决传统工艺难以处理的复杂问题。

一、类型划分差异处理

 

污水按照来源划分，该分类体系中包括工业废水、市政污水、生活污水、商业污水、农业污水及地表径流。不同类别的污水因成分、污染物特性及排放要求差异显著，需采取针对性处理工艺。例如，工业废水侧重毒性物质去除，市政污水则需兼顾生物性与化学性污染物控制。

 

 

市政污水与工业废水具有交叉性。

市政污水中可能包含经预处理后的工业废水，如电镀废水经中和处理后达标排入管网，而工业废水处理厂也可能接收部分市政污水，如冷却水。

在处理时需要差异对待。

工业废水需针对性工艺（如化学沉淀、高级氧化）处理重金属和有毒有机物，排放标准严格，如《电镀污染物排放标准》GB 21900-2008。

市政污水以生物处理为主（活性污泥法、生物膜法），侧重脱氮除磷及常规污染物去除COD、BOD、氨氮。

二、核心应用技术

以下是臭氧在废水处理中的常见应用及其解决的问题：

1.消毒杀菌

臭氧能快速杀灭污水中的细菌、病毒、芽孢等病原微生物，包括抗氯性强的微生物。防止水传播疾病，满足污水处理厂尾水消毒要求，尤其适用于饮用水、医院废水、养殖废水等敏感领域。

2.脱色除臭

臭氧通过氧化分解溶解性有机物、悬浮胶体及铁锰离子，消除水体色度；同时分解含硫、氮等恶臭物质。改善污水感官指标，如印染废水的高色度、垃圾渗滤液的恶臭，提升水质透明度。

3.降解难降解有机物

臭氧直接氧化或通过羟基自由基（·OH）间接氧化分解大分子有机物，如酚类、农药、染料中间体，，将其转化为小分子物质或矿化为CO?和H?O。提高污水可生化性，降低生化处理负荷，适用于制药废水、化工废水等高难度场景。

4.除磷与重金属去除

臭氧可将磷转化为难溶的磷酸盐沉淀；通过氧化作用将重金属离子（如汞、铬）转化为高价态，促进沉淀分离。满足严格的磷排放标准，处理含重金属的工业废水，如电镀废水、冶金废水。

5.高级氧化技术的协同应用

结合紫外光（O?/UV）、过氧化氢（O?/H?O?）或催化剂，如活性炭、金属氧化物，生成高活性羟基自由基，强化氧化效率。针对抗生素废水、垃圾渗滤液等高浓度、高毒性废水，突破传统工艺的降解极限。

三、市政污水解决方案

市政污水中的污染物复杂多样，臭氧处理需根据水质特性选择气源类型并配套相应系统。以下是污染物类型、臭氧设备选型、投加计算及实际案例的详细分析。市政污水通常包含以下污染物，按类别划分。

1.物理性污染物

悬浮物（SS）多为泥沙、纤维、塑料微粒等，占比约40%。冷却水排放导致水温升高造成热污染，如电厂排水。

2.化学性污染物

有机物有蛋白质、脂肪、洗涤剂残留、农药等（COD200-800 mg/L）。

无机物有氮、磷（导致富营养化）、酸碱物质，如工业废水混入。

毒性物质有微量的重金属，如Zn、Cu、药物残留，如抗生素。

3.生物性污染

病原体有大肠杆菌、病毒，如诺如病毒、寄生虫卵等。

四、臭氧核心设备选型

1.臭氧发生器气源类型

空气源：

适合小规模（<10 kg/h），臭氧浓度2-3%，成本低但能耗高。

氧气源（PSA制氧）：

适合中大规模（10-100 kg/h），臭氧浓度8-12%，效率更高。

液氧源：

适合超大规模（>100 kg/h），臭氧浓度可达14%，适合高要求场景。

2.功率匹配

按臭氧产量（kg/h）选择，例如处理量1万吨/天（3.3万m?/d），若投加量5 mg/L，需臭氧量16.5 kg/h，需配置20 kg/h的富氧源发生器。

3.配套系统设备

五、选型依据与投加量

1.选型依据

水质指标：COD、BOD、氨氮、色度、悬浮物浓度。

处理目标：消毒（需2-5mg/L）、脱色（5-10mg/L）、深度氧化（10-20 mg/L）

反应条件：pH6-8、温度<40℃、接触时间10-30分钟。

2.投加量计算公式

 [1000](@ref)- 参数示例：

处理水量：1万m?/d

臭氧投加量：5mg/L（消毒+脱色）

需配置60 kg/h的氧气源臭氧发生器

3.难点与解决方案

难点：

臭氧分解快，需优化投加位置（如接触池前端）。

副产物风险（如溴酸盐），需控制原水溴离子浓度。

高能耗（电耗约10-15 kWh/kg O?），需余热回收或变频控制。

解决方案：

采用催化臭氧氧化（如TiO?催化剂）提升效率。

结合紫外/过氧化氢（O?/UV/H?O?）联用降低臭氧用量。

 

成功案例参考深圳龙岗区市政污水处理厂工艺：二级处理后采用臭氧消毒+脱色，臭氧投加量3mg/L。
北京清河再生水厂工艺：臭氧-活性炭深度处理，臭氧投加量8mg/L。上海某工业园区污水厂工艺：臭氧催化氧化（TiO?填料）处理高浓度COD废水。