Τα τελευταία χρόνια, λόγω της ραγδαίας ανάπτυξης της εκβιομηχάνισης, η ποσότητα των λυμάτων που απορρίπτουν οι βιομηχανικές επιχειρήσεις έχει αυξηθεί δραματικά και το πρόβλημα της περιβαλλοντικής ρύπανσης που προκαλείται από αυτήν γίνεται όλο και πιο σοβαρό. Στα λύματα που απορρίπτονται από τη βιομηχανική παραγωγή, η συγκέντρωση των οργανικών λυμάτων είναι υψηλή, η σύνθεση είναι πολύπλοκη και έχει τα χαρακτηριστικά ότι είναι δύσκολο να αποικοδομηθεί και περιέχει τοξικές ουσίες.
Ως εκ τούτου, η παραδοσιακή τεχνολογία επεξεργασίας λυμάτων δεν μπορεί πλέον να ανταποκριθεί στις τρέχουσες απαιτήσεις επεξεργασίας λυμάτων, επομένως έχει καταστεί κορυφαία προτεραιότητα η αποτελεσματική επεξεργασία τέτοιων βιομηχανικών λυμάτων. Επί του παρόντος, οι προηγμένες προηγμένες μέθοδοι οξείδωσης έχουν καλά αποτελέσματα επεξεργασίας, γρήγορη ταχύτητα αντίδρασης, χαμηλή πιθανότητα δευτερογενούς ρύπανσης και μεγάλο εύρος εφαρμογής. Ως εκ τούτου, αυτή η τεχνολογία έχει εφαρμοστεί σταδιακά σε διάφορες διαδικασίες επεξεργασίας βιομηχανικών λυμάτων.
Μεταξύ αυτών, η τεχνολογία οξείδωσης του όζοντος έχει γίνει η τρέχουσα κύρια διαδικασία με τα μοναδικά της πλεονεκτήματα. Το όζον έχει ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες και μπορεί να αποσυντεθεί και να μεταλλοποιήσει αποτελεσματικά διάφορους οργανικούς ρύπους και να τους μετατρέψει σε αβλαβή μικρά μόρια. Έχει γρήγορη αντίδραση, καλή επιλεκτικότητα και δεν θα παράγει δευτερογενή ρύπανση κατά τη διαδικασία επεξεργασίας, η οποία είναι φιλική προς το περιβάλλον. Είτε στη βαθιά επεξεργασία του πόσιμου νερού, την απομάκρυνση ιχνών οργανικών ρύπων και τις πρόδρομες ουσίες υποπροϊόντων απολύμανσης στο νερό, είτε στην επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων, την αποικοδόμηση οργανικών ρύπων υψηλής συγκέντρωσης και δύσκολα αποικοδομήσεως, η οξείδωση του όζοντος έχει δείξει εξαιρετική εκτέλεση.
Οξείδωση και κατάλυση του όζοντος
Η οξείδωση του όζοντος μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες ανάλογα με τις διαφορετικές χημικές αντιδράσεις μεταξύ των ρύπων και του όζοντος. Το ένα είναι η χρήση του όζοντος για την άμεση αντίδραση με οργανικές ενώσεις, που γενικά ονομάζεται άμεση αντίδραση όζοντος. Το άλλο είναι ότι το όζον αρχικά αποσυντίθεται για να σχηματίσει ρίζες υδροξυλίου και στη συνέχεια οι ρίζες υδροξυλίου και τα οργανικά προϊόντα υφίστανται άμεσες χημικές αντιδράσεις, που γενικά ονομάζονται έμμεσες χημικές αντιδράσεις των γεννητριών όζοντος.
Σε πρακτικές εφαρμογές, οι άμεσες αντιδράσεις με το όζον συνήθως σπάνε τους διπλούς δεσμούς της οργανικής ύλης και μετατρέπουν τη μεγάλη μοριακή οργανική ύλη σε μικρά μόρια, αλλά ο συνολικός βαθμός οξείδωσης δεν είναι υψηλός και η οργανική ύλη που διασπάται σε μικρά μόρια έχει μεγαλύτερη βιοδιασπασιμότητα.
Η άμεση οξείδωση του όζοντος οφείλεται στην ισχυρή επιλεκτικότητά του, στη χαμηλή ταχύτητα χημικής αντίδρασης και στη δυσκολία στον ολοκληρωμένο καθαρισμό των ρύπων, αλλά μπορεί να προεπεξεργαστεί τα βιομηχανικά λύματα για να βελτιώσει την αναλογία B/C των λυμάτων.
Η βασική αρχή της έμμεσης χημικής αντίδρασης επεξεργασίας του όζοντος είναι: το όζον διαλύεται πρώτα στο νερό για να σχηματίσει ρίζες υδροξυλίου (ΟΗ) και στη συνέχεια οι ρίζες υδροξυλίου αποοξειδώνουν την οργανική ύλη. Αυτή η μέθοδος γενικά δεν έχει χημική εκλεκτικότητα, αλλά λόγω των πλεονεκτημάτων της όπως η γρήγορη ταχύτητα αντίδρασης, ο υψηλός βαθμός οξείδωσης και η καλή απόδοση επεξεργασίας λυμάτων, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην επεξεργασία λυμάτων βαθιάς εμβέλειας.
Στην έμμεση χημική αντίδραση της επεξεργασίας με όζον, το όζον σχηματίζει ρίζες υδροξυλίου στο νερό κυρίως με δύο τρόπους:
① Υπό αλκαλικές συνθήκες, το όζον διαλύεται γρήγορα για να σχηματίσει ρίζες υδροξυλίου και υπό την επίδραση του υπεριώδους φωτός, το όζον σχηματίζει ρίζες υδροξυλίου.
② Υπό την επίδραση διαφόρων μεταλλικών καταλυτών, το όζον σχηματίζει ρίζες υδροξυλίου.
Η ομάδα Τεχνολογίας Jieyao διεξήγαγε έρευνα σε ετερογενείς καταλύτες, χρησιμοποιώντας υψηλής ποιότητας ενεργό άνθρακα και ενεργοποιημένη αλουμίνα ως φορείς, φορτώνοντας σύνθετα μεταλλικά καταλυτικά συστατικά και ρυθμίζοντας με ακρίβεια τη δομή και την απόδοση του καταλύτη μέσω χημικής δράσης συν-εμποτισμού και συντονισμού πολλών μετάλλων, λύνοντας το προβλήματα χαμηλής καταλυτικής δραστηριότητας, κακής δομικής σταθερότητας και εύκολης αποκόλλησης του ενεργού συστατικά σε παραδοσιακούς καταλύτες και βελτιώνοντας σημαντικά το ευρύ φάσμα και το αποτέλεσμα εφαρμογής.
Η οξείδωση του όζοντος μπορεί επίσης να συνδυαστεί με άλλες τεχνολογίες βιολογικής οξείδωσης, οι οποίες μπορούν όχι μόνο να βελτιώσουν τον ρυθμό βιολογικής οξείδωσης και την επίδραση στη διαδικασία επεξεργασίας των λυμάτων, αλλά και να λύσουν το πρόβλημα της ταχείας αποικοδόμησης των οργανικών ρύπων με απλή χρήση της οξείδωσης του όζοντος.
Συνεργική οξείδωση όζοντος-υπεροξειδίου του υδρογόνου
Η βασική αρχή είναι η χρήση της καταλυτικής επίδρασης του όζοντος και του υπεροξειδίου του υδρογόνου για το σχηματισμό ριζών διυδροξυλίου. Αυτή η μέθοδος έχει το πλεονέκτημα ότι δεν χρειάζεται να αντιμετωπίσει ακαθαρσίες. Σε πρακτικές εφαρμογές, αυτή η μέθοδος εφαρμόστηκε για πρώτη φορά σε σκηνές εργασίας με μεγάλα υδάτινα περιβάλλοντα, όπως οι διαδικασίες παροχής νερού, και αυτή τη στιγμή εφαρμόζεται σταδιακά στην επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων υψηλής συγκέντρωσης.
Η ολοκληρωμένη τεχνολογία άνθρακα ενεργοποιημένου με όζον μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της οξείδωσης του όζοντος. Ταυτόχρονα, στην κατασκευή και τη χρήση, μπορεί επίσης να αυξηθεί ο εφάπαξ χρόνος χρήσης του ενεργού άνθρακα και να μειωθεί το κόστος επένδυσης και λειτουργίας του εξοπλισμού. Ομοίως, οι μέθοδοι συνοξείδωσης του όζοντος και της υπεριώδους ακτινοβολίας είναι πιο αποτελεσματικές στην επεξεργασία σύνθετων ουσιών, οργανικής ύλης υψηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο και άλλων χλωριωμένων οργανικών ουσιών στα καυσαέρια των αυτοκινήτων.
Σε εφαρμογές μηχανικής, μια εταιρεία χρησιμοποιεί οξείδωση του όζοντος με υπερήχους για την επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων από πολυβινυλική αλκοόλη (PVA) και χρησιμοποιεί τεχνολογία οξείδωσης όζοντος επαφής με μεμβράνη και υπερδιήθηση για την επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων εκτύπωσης και βαφής και δευτερογενών βιοχημικών λυμάτων. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο συνδυασμός της οξείδωσης του όζοντος και άλλων τεχνολογιών διεργασίας είναι χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και υψηλή απόδοση και έχει μεγάλα πλεονεκτήματα στη βαθιά επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων.
Επί του παρόντος, η τεχνολογία συνεργιστικής οξείδωσης συζευγμένη με το όζον βρίσκεται στο στάδιο της έρευνας. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται κυρίως για τη διάθεση απορριμμάτων χαμηλής έντασης, δύσκολα αποικοδομούμενα και σχετικά απλών βιομηχανικών λυμάτων. Ακόμα κι έτσι, αυτή η τεχνολογία εξακολουθεί να έχει ευρείες προοπτικές εφαρμογής στον τομέα της επεξεργασίας λυμάτων.