臭氧催化氧化工艺原理

双重氧化机制

直接氧化反应速率:10⁻³~10² L/(mol·s)
自由基反应速率:10⁸~10¹⁰ L/(mol·s)

pH调控机制

酸性条件:直接氧化主导
碱性条件:自由基氧化主导
TOC去除提升30-50%

反应机制详解

直接氧化路径

• 亲电取代:作用于含—OH、—CH₃、—NH₂等富电子基团
• 偶极加成:偶极矩0.55德拜,针对不饱和键结构

自由基链式反应

1. 臭氧分解产生·OH自由基
2. 攻击有机物活性位点
3. 矿化为CO₂/H₂O

PNCH催化剂技术规范

质量指标 参数范围 测试标准
堆密度 0.65-0.75 g/cm³ GB/T 16913-2008
比表面积 >280 m²/g BET氮吸附法
抗压强度 >150 N/颗 GB/T 36373-2018
空速适应 1-5 h⁻¹ 动态柱实验

操作参数

臭氧投量:50-100 g/m³
接触时间:45-120 min
反冲周期:7-10天

性能优势

• 耐盐(Cl⁻<50g/L)
• COD波动±30%
• 抗生物膜

典型应用领域

印染废水

色度去除≥90%
COD 500-2000 mg/L
脱色率>95%

炼油废水

石油类≤50 mg/L
COD去除率40-60%
硫化物<1 mg/L

含酚废水

酚类≤0.5 mg/L
反应时间≤2h
TOC去除>65%

焦化废水

B/C提升至0.3-0.5
氨氮≤15 mg/L
氰化物<0.5 mg/L

技术经济指标

投资成本

催化剂占比15-20%
系统投资:200-500万
使用寿命>5年

运行成本

0.8-1.5元/m³
节能率≥30%
电耗<3 kWh/m³

环境效益

污泥减量80%
无二次污染
可生化性提升

工艺流程图解

原水处理流程

1. 预处理 → 2. 臭氧接触反应池 → 3. 催化剂层
4. 气液分离 → 5. 达标出水

控制参数

• pH在线监测
• ORP氧化还原电位控制
• 臭氧尾气破坏装置