臭氧催化氧化作为预处理时，其投加量和接触时间确定方法

臭氧催化氧化作为预处理时，其投加量和接触时间

确定方法

我们在有些废水处理项目设计上，在将臭氧催化氧化作为预处理工艺时，如何合理地确定投加量和接触时间至关重要，这直接关系到处理效果与工程投资的经济性。以下我就结合工程实践和收集的资料，简单介绍下其中的核心要点。

一、明确预处理的核心目标

首先需明确，预处理阶段（通常设置在生物处理之前）使用臭氧催化氧化的主要目的，往往是提高废水的可生化性，而不是追求COD的彻底矿化去除。其作用是将难降解的大分子有机物“打碎”成小分子、易生物降解的中间产物，为后续的生化处理创造良好条件。基于此目标，参数的确定并非追求COD去除最大化，而是在保证可生化性显著提高的前提下，寻求成本与效率的最优解。

 二、关键设计参数的确定方法

1. 臭氧投加量的确定

投加量是设计的核心，需综合考量多种方法（理论？工程经验？小试与中试的结果？）。

· 理论计算参考：

· 可采用公式进行初步估算：

· O?投加量 = 废水流量 × 需去除的COD浓度 × 臭氧消耗系数。

· 其中，臭氧消耗系数是关键经验参数，通常范围在0.8 - 1.5 g O?/g COD之间，具体取决于废水中有机物的分子结构和反应活性。若作为预处理以提高可生化性（B/C比）为主要目标，投加量可能低于彻底矿化所需的量。

· 工程经验比值：根据《臭氧催化氧化污水处理技术规程（征求意见稿）》，臭氧投加量与COD去除量的比值（O?/ΔCOD）可取 0.8 ~ 2.0。相较于单纯的臭氧氧化（O?/ΔCOD比值约2~4），催化氧化的效率更高，单位COD去除所需的臭氧更少。

· 小试与中试的必要性：由于废水成分复杂，通过实验验证是确保工程成功最可靠的方法。可在实验室进行小试，确定大致的投加范围和反应特性，必要时在现场进行中试验证，获取最接近实际运行的数据。

2. 接触时间的确定

接触时间直接影响反应是否充分。

· 基本准则：为保证臭氧与难降解有机物充分反应，臭氧在催化氧化池内的接触时间不宜小于30分钟，通常控制在30至60分钟。对于可生化性极差的废水，接触时间可延长至90甚至120分钟。

· 反应器形式的影响：接触时间与反应器形式相关。例如，鼓泡塔反应器接触时间建议为20-40分钟，固定床反应器则为30-60分钟。

· 分级投加策略：可采用多级串联的反应池设计，每级接触时间不宜小于30分钟。推荐采用多点投加方式，例如第一段投加总量40-50%的臭氧，后续段等比例投加剩余部分。这种设计有助于合理分配臭氧氧化负荷，提高反应效率和处理效果的稳定性。

三、影响参数的其他关键因素

确定投加量和接触时间时，还需综合考虑以下几点：

· 废水pH值：pH值对反应路径有显著影响。碱性条件有利于臭氧分解产生强氧化性且无选择性的羟基自由基。通常建议将进水pH值调节至碱性范围（例如9-10），以获得最佳催化氧化效果。

· 催化剂性能：催化剂的活性、装填量和装填方式直接影响臭氧的利用效率和反应速率。需根据废水水质和催化剂特性优化。

· 水质条件：进水中的悬浮物应尽可能低（例如建议低于15mg/L），以免堵塞催化剂孔隙或消耗无效臭氧。高硬度废水可能引起催化剂结垢，需预处理。

 四、实践流程总结与对比

为了更清晰地展示其作为预处理的应用特点，下表对比了臭氧催化氧化在不同工艺位置的主要目标和参数侧重点：

工艺位置	主要目标	臭氧投加量侧重点	接触时间侧重点
预处理（生化前）	提高可生化性，转化难降解有机物	适量，追求经济性，避免过度氧化	充分，保证大分子断链
深度处理（生化后）	达标保障，去除残留难降解COD	足够，确保出水COD达标	足够，确保污染物有效去除

五、工程设计与运行建议

1. 强化预处理：进入臭氧催化氧化单元前，应尽可能降低进水悬浮物和硬度指标，以避免堵塞催化剂孔隙或包裹有机物影响反应效率。

2. 设备选型与安全：臭氧发生器气源的选择（氧气源通常适用于产量≤60kg/h且更经济；空气源适用于更大规模）、反应器形式（鼓泡塔适用于低浓度易降解废水，固定床适用于高浓度难降解废水）等需综合考虑。臭氧系统涉及高压用电和危险气体，设计必须严格遵守通风、消防、防爆等安全规范。

3. 尾气处理：未反应的臭氧尾气需妥善处理，通常设置尾气破坏装置（如热分解型），处理效率需≥99%。

4. 电气自动化控制：条件允许时，可考虑基于在线水质仪表实现臭氧投加的智能控制，有助于优化投加、稳定效果并降低运行成本。