[发明专利]一种基于臭氧氧化与生物降解近场耦合体系的有机工业尾水处理方法

说明书

本发明提供一种基于臭氧氧化与生物降解近场耦合体系的有机工业尾水处理方法，首先将内部附着和生长有生物膜的海绵载体放置在循环反应器内部，然后用气泵将空气导入臭氧发生器产生臭氧，再将臭氧通入循环反应器，期间通过流量计及臭氧发生器调节旋钮调节循环反应器臭氧产量，海绵载体在臭氧气体的作用下均匀流化，负载在海绵载体上的微生物与臭氧协同作用降解污染物。本发明的臭氧氧化产生的易被降解的有机物能够迅速被复合载体内部孔隙的微生物利用，提高了污染物的降解和矿化速率，并有效降低了出水毒性，减少了占地面积以及建设和运行成本。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种基于臭氧氧化与生物降解近场耦合体系的有机工业尾水处理方法。

背景技术

工业废水是指在工业生产过程中产生的废液和废水，其中包括随水流失的工业生产用料、副产品、中间产物以及生产过程中产生的污染物，其中主要含有机污染物的为有机工业尾水，具有成分复杂、毒性物质和难降解有机物含量大、可生化性低等特点，处理后其稳定性和出水水质虽有提高，但有机工业尾水处理尾水COD仍难以达标，容易造成环境污染和危害人体健康。有机工业尾水处理尾水成分复杂，含有很多难生物降解的有机物，具有色度高、毒性大、可生化性差、COD较高等特点，是工业废水达标排放的重要制约因素。

目前针对有机工业尾水处理尾水的处理方法主要是生物处理和高级氧化。生物处理工艺存在着水力停留时间长、降解效率差的问题，且有机工业尾水尾水本经过生化处理，难以进一步处理。

高级氧化主要有芬顿氧化、高锰酸钾氧化、光催化氧化和臭氧氧化等。其中，芬顿氧化虽然可以有效降解，去除COD、色度等，但它需要外加双氧水、硫酸亚铁等大量化学药剂，同时还会产生大量的化学污泥。高锰酸钾氧化操作简单，相对经济，其还原产物二氧化锰不溶于水，易分离，不会造成二次污染，但是高锰酸钾氧化对于有机污染物具有选择性，单独作用时其氧化能力较为温和。光催化氧化氧化能力强，反应快，能降解难生物降解的有机物，但是光催化氧化需要考虑催化剂的制备回收以及光源利用，能耗高，成本较大，此外在反应器形式、尾水浊度色度等方面也有局限，目前难以应用于工程实践。臭氧具有很强的氧化性，能有效降解难生物降解的有机物，提高可生化性，无二次污染，也被广泛应用，但是单独臭氧氧化矿化度差、臭氧利用率低且运行成本高。综上，高级氧化工艺并不适于单独处理有机工业尾水。

臭氧氧化技术处理工业废水的原理在于：臭氧是一种强氧化剂，它的标准电极电位为2.07eV，具有很强的氧化性，氧化能力仅次于羟基自由基，能够与多种无机和有机化合物反应，主要作用于C＝C、C≡C、C＝N、-OH、-NH₂等官能团。在水溶液中，臭氧分子可以与水中污染物直接作用，进行直接氧化，也可以在OH^-作用下形成·OH等活性氧物种，再由·OH与污染物作用进行间接氧化反应。在pH呈中性或酸性条件下，臭氧氧化主要以直接反应为主，能氧化水中具有含不饱和键的有机物。但直接氧化是具有选择性的，反应缓慢，会产生很多氧化中间产物。在碱性条件下，间接氧化占主导地位，O₃可以与OH^-发生反应产生·OH等自由基。·OH具有比O₃更强的氧化性，具有无选择性氧化的特性，可将多有机物彻底降解成二氧化碳和水，也不会造成二次污染。但是，单独臭氧氧化形成·OH非常有限，难以实现彻底矿化，臭氧利用率低，能耗大，不适于采用单独臭氧氧化的方式处理有机工业尾水。尽管单独臭氧氧化不能实现污染物的完全矿化，容易造成中间产物积累，但它可以有效提高废水的可生化性。因此，可以将臭氧氧化与生物降解结合起来处理难生物降解的有机工业尾水。废水先进行臭氧氧化处理，以改善水质，使难生物降解的大分子有机物转化为易于被生物利用的物质，降低废水毒性。下游生物处理工艺中，微生物将臭氧氧化中间产物进一步降解，实现彻底矿化。上述方法实现了污染物的有效降解、提高了矿化度。但是，操作复杂，需要在两个反应器中完成，运行成本高。