Posljednjih godina, zbog brzog razvoja industrijalizacije, količina otpadnih voda koje ispuštaju industrijska poduzeća dramatično je porasla, a problem onečišćenja okoliša uzrokovan time postao je sve ozbiljniji. U otpadnim vodama koje ispušta industrijska proizvodnja visoka je koncentracija organskih otpadnih voda, složenog sastava, teško razgradivih i otrovnih tvari.
Stoga tradicionalna tehnologija pročišćavanja otpadnih voda više ne može zadovoljiti trenutne zahtjeve za pročišćavanje otpadnih voda, pa je postalo glavni prioritet učinkovito pročišćavanje takvih industrijskih otpadnih voda. Trenutno napredne napredne metode oksidacije imaju dobre učinke obrade, brzu reakciju, malu vjerojatnost sekundarnog onečišćenja i širok raspon primjene. Stoga se ova tehnologija postupno primjenjuje na razne procese pročišćavanja industrijskih otpadnih voda.
Među njima, tehnologija oksidacije ozona postala je trenutni mainstream proces sa svojim jedinstvenim prednostima. Ozon ima jaka oksidirajuća svojstva i može učinkovito razgraditi i mineralizirati različite organske zagađivače i pretvoriti ih u bezopasne male molekule. Ima brzu reakciju, dobru selektivnost i neće proizvesti sekundarno onečišćenje tijekom procesa obrade, što je ekološki prihvatljivo. Bilo da se radi o dubinskoj obradi vode za piće, uklanjanju tragova organskih onečišćujućih tvari i prekursora nusproizvoda dezinfekcije u vodi, ili pri obradi industrijskih otpadnih voda, razgradnji visokokoncentriranih organskih onečišćujućih tvari koje je teško razgraditi, oksidacija ozona pokazala se izvrsnom performanse.
Oksidacija i kataliza ozona
Oksidacija ozona može se podijeliti u dvije kategorije prema različitim kemijskim reakcijama između zagađivača i ozona. Jedan je korištenje ozona za izravnu reakciju s organskim spojevima, općenito nazvanu izravna ozonska reakcija; drugi je da se ozon prvo razgrađuje kako bi se formirali hidroksilni radikali, a zatim hidroksilni radikali i organski proizvodi prolaze kroz izravne kemijske reakcije, koje se općenito nazivaju neizravne kemijske reakcije generatora ozona.
U praktičnim primjenama, izravne reakcije s ozonom obično razbijaju dvostruke veze organske tvari i pretvaraju veliku molekularnu organsku tvar u male molekule, ali ukupni stupanj oksidacije nije visok, a organska tvar razbijena u male molekule ima veću biorazgradivost.
Izravna oksidacija ozona nastaje zbog snažne selektivnosti, spore brzine kemijske reakcije i poteškoća u sveobuhvatnom pročišćavanju zagađivača, ali može unaprijed liječiti industrijske otpadne vode za poboljšanje omjera B/C otpadnih voda.
Osnovno načelo kemijske reakcije neizravnog tretmana ozona je: ozon se prvo otapa u vodi i stvara hidroksilne radikale (OH), a zatim hidroksilni radikali deoksidiraju organsku tvar. Ova metoda općenito nema kemijsku selektivnost, ali zbog svojih prednosti kao što su brza reakcija, visok stupanj oksidacije i dobra učinkovitost pročišćavanja otpadnih voda, široko se koristi u dubinskom pročišćavanju otpadnih voda.
U neizravnoj kemijskoj reakciji obrade ozonom, ozon stvara hidroksilne radikale u vodi uglavnom na dva načina:
① U alkalnim uvjetima ozon se brzo otapa stvarajući hidroksilne radikale, a pod utjecajem ultraljubičastog svjetla ozon stvara hidroksilne radikale;
② Pod utjecajem raznih metalnih katalizatora, ozon stvara hidroksilne radikale.
Tim Jieyao Technology proveo je istraživanje heterogenih katalizatora, koristeći visokokvalitetni aktivni ugljen i aktivni aluminijev oksid kao nosače, učitavajući kompozitne metalne katalitičke komponente i precizno regulirajući strukturu i performanse katalizatora kroz koimpregnaciju više metala i koordinacijsko kemijsko djelovanje, rješavajući problemi niske katalitičke aktivnosti, slabe strukturne stabilnosti i lakog odvajanja aktivnih sastojaka u tradicionalnih katalizatora, te značajno poboljšavaju široki spektar i učinak primjene.
Oksidacija ozona također se može kombinirati s drugim tehnologijama biološke oksidacije, koje ne samo da mogu poboljšati brzinu biološke oksidacije i učinak u procesu pročišćavanja otpadnih voda, već i riješiti problem brze razgradnje organskih zagađivača jednostavnom upotrebom oksidacije ozona.
Ozon-hidrogen peroksid sinergistička oksidacija
Osnovni princip je korištenje katalitičkog učinka ozona i vodikovog peroksida za stvaranje dihidroksilnih radikala. Prednost ove metode je što ne treba raditi s nečistoćama. U praktičnim primjenama, ova metoda je prvo primijenjena na radnim scenama s velikim vodenim okruženjima, kao što su procesi vodoopskrbe, a trenutno se postupno primjenjuje na obradu industrijskih otpadnih voda visoke koncentracije.
Sveobuhvatna tehnologija ozonom aktiviranog ugljena može poboljšati učinkovitost oksidacije ozona. U isto vrijeme, u konstrukciji i uporabi, jednokratno vrijeme korištenja aktivnog ugljena također se može povećati, a troškovi ulaganja i rada opreme mogu se smanjiti. Slično tome, metode kooksidacije ozonom i ultraljubičastim zračenjem učinkovitije su u tretiranju složenih tvari, organske tvari s visokim udjelom kisika i druge klorirane organske tvari u ispušnim plinovima automobila.
U inženjerskim primjenama tvrtka koristi ultrazvučnu oksidaciju ozona za obradu industrijskih otpadnih voda od polivinil alkohola (PVA) i koristi membransku kontaktnu oksidaciju ozonom i tehnologiju ultrafiltracije za obradu industrijskih otpadnih voda tiskanja i bojenja i sekundarnih biokemijskih otpadnih voda. Rezultati pokazuju da kombinacija oksidacije ozonom i drugih procesnih tehnologija ima nisku potrošnju energije i visoku učinkovitost te ima velike prednosti u dubinskom pročišćavanju industrijskih otpadnih voda;
Trenutno je tehnologija sinergijske oksidacije vezane uz ozon u fazi istraživanja. Ova se tehnologija uglavnom koristi za zbrinjavanje otpada niskog intenziteta, teško razgradivog i relativno jednostavnih industrijskih otpadnih voda. Unatoč tome, ova tehnologija još uvijek ima široke izglede za primjenu u području pročišćavanja otpadnih voda.