1 臭氧氧化技術研究進展
1.1 臭氧氧化技術
臭氧作為一種強氧化劑，氧化電位為2.07V，僅次于氟和·OH，且反應后分解為氧氣不產(chǎn)生二次污染[7]。因此臭氧氧化處理工業(yè)廢水在污水處理領域引起了眾多研究者的追捧。國內學者利用臭氧對啤酒、印染、檸檬酸等行業(yè)廢水進行深度處理，發(fā)現(xiàn)臭氧對色度去除率高達90%以上，而對CODCr去除率較低，在10%～20%[8-10]。這是因為臭氧直接與有機物的反應選擇性較強，在低濃度和短時間內，也不可能完全礦化污染物，且產(chǎn)生的中間產(chǎn)物會影響臭氧的進一步氧化，因此，為了提高臭氧利用效率，需要進行大量的改善或深入研究[11,12]。
1.2 臭氧催化氧化技術
臭氧催化劑氧化是目前研究最多的一種臭氧催化氧化技術，按照反應相態(tài)可以分為均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。非均相臭氧氧化技術是利用非均相催化劑，由于其易于回收且無二次污染等優(yōu)點，是臭氧催化氧化技術的熱門研究方向。由于臭氧催化氧化過程比較復雜，因此，如何針對性的選擇合適的催化劑是臭氧催化氧化技術亟待解決的問題[13-15]。其催化臭氧氧化的主要作用有兩種：一是利用催化劑的吸附作用先吸附有機物至催化劑表面區(qū)域，增加臭氧與有機物接觸幾率；二是催化活化臭氧分子，提高臭氧分解產(chǎn)生·OH的速率，取得更好的氧化效果[16-18]。
1.3 多維度臭氧催化氧化技術
除加入非均相催化劑外，將臭氧和其他水處理技術如超聲波、紫外光、過氧化氫和生物處理等技術組合，也可將臭氧催化轉化為氧化性更強而反應選擇性更低的·OH，從而大大提高臭氧的氧化能力和利用率。
O3/UV法是在投加臭氧的同時輔以紫外光照射，臭氧在紫外光輻射下會分解產(chǎn)生活潑的·OH；臭氧/超聲波組合技術主要是利用超聲波的空化效應，使廢水中出現(xiàn)空化氣泡，并且產(chǎn)生局域高溫高壓的條件促使臭氧快速分解，產(chǎn)生·OH；O3/H2O2組合技術，不需要高能量輸入，且設備簡單，不產(chǎn)生二次污染，可直接將污染物氧化為二氧化碳和水，其降解速率是單獨臭氧氧化的2～200倍；O3/BAF（曝氣生物濾池）組合技術是將臭氧和曝氣生物濾池聯(lián)用，廢水先通過臭氧預處理提高其可生化性，然后再采用曝氣生物濾池進行生化處理，在降低運行成本的同時，保證出水的處理效果[19-23]。
2 知合環(huán)境臭氧催化氧化系統(tǒng)介紹
臭氧催化氧化系統(tǒng)，包括臭氧發(fā)生器、“知合塔”反應器和新型的催化劑等。
2.1 臭氧發(fā)生器
臭氧發(fā)生系統(tǒng)主要由臭氧發(fā)生器、自控及配套檢測裝置、尾氣破壞裝置等組成。目前市場上主流的臭氧發(fā)生器有管式和板式臭氧發(fā)生器兩種。其中管式臭氧發(fā)生器是在臭氧發(fā)生器內部兩個固定管板之間焊接有一定數(shù)目的管來當作接地電極，每個電極由一個高壓電極、不銹鋼網(wǎng)和一個電介質玻璃管組成，臭氧在接地電極、介電質和高壓電極之間的間隙中產(chǎn)生。板式臭氧發(fā)生器是采用電暈放電技術，在高壓電場的作用下，通過氧原子、氧分子及高速電子三者碰撞反應形成臭氧。
選用世界知名品牌的臭氧發(fā)生器系統(tǒng)，設計緊湊，占地面積少；安裝方便、操作簡單；臭氧含量高、氧化效率高；負壓穩(wěn)定運行，防泄漏設計、安全可控；高效的尾氣循環(huán)利用及破壞裝置，全方位防控臭氧的泄漏。
2.2 “知合塔”反應器
臭氧反應器有接觸氧化塔、接觸氧化池等形式，其中臭氧接觸氧化池一般采用鋼筋混凝土的形式，工程造價較低，但存在臭氧分布不均，反應條件控制不準確等問題；臭氧接觸氧化塔優(yōu)點是占地面積小，反應條件控制靈活，但造價相對較高。
“知合塔”反應器介紹：
（1）結構設計：采用高強度防腐材料制成；可根據(jù)實際情況靈活更改進水出水方式；采用微納米曝氣方式；內部結構經(jīng)特殊設計，在滿足承托催化劑的同時，防止溝流、短流等現(xiàn)象的發(fā)生；塔體設有多處組合工藝預留口，靈活控制臭氧催化氧化工藝的氧化效率。
（2）優(yōu)勢體現(xiàn)：占地面積小，大幅度提高了臭氧利用效率，強化了對有機污染物的氧化效率。
2.3 催化劑
非均相臭氧催化氧化催化劑一般由活性組分和載體組成，其中活性組分多為Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Ni和Ce等的金屬氧化物；載體多為活性氧化鋁小球、活性炭、陶粒、多孔沸石、石墨烯等。
知合環(huán)境研制了一系列具有自主知識產(chǎn)權的GOO型非均相臭氧催化氧化催化劑，可根據(jù)項目實際水質情況有針對性的篩選催化劑。該催化劑的活性組分為多種過渡金屬氧化物，載體含石墨烯改性納米材料，整體表現(xiàn)出高效的催化活性。
2.4 工程案例比對分析
針對某工程項目反滲透濃水的處理，經(jīng)過小試及中試過程，得到大量的試驗數(shù)據(jù)，驗證了臭氧催化氧化技術的優(yōu)勢及處理效果，如圖1所示。
由圖2可見反滲透濃水中CODCr、UV254、TOC等在較短的時間內均可得到良好的去除效果，反應30min后，CODCr、UV254、TOC逐漸趨近于平衡狀態(tài)，CODCr由原水中的293.9mg/L降到100.0mg/L，去除率為65.9%；UV254由原水中的1.285降到0.325，去除率為74.7%；TOC由原水中的79.95mg/L降到35.70mg/L，去除率為55.3%。
另外，同時從不同層面比對了臭氧催化氧化技術和常用的試劑氧化技術的優(yōu)勢，指標比對見表1所示。從表中可以看出，在很多方面比試劑氧化技術具有更廣泛的應用優(yōu)勢，尤其是在對危險廢物管控越來越嚴的環(huán)境條件下，試劑氧化技術及其衍生的流化床n氧化技術、電氧化技術等，應用時應審慎選擇，首先應該考慮好危險廢物的處理處置方案。
3 結語
隨著環(huán)保壓力的增大，污水處理廠提標改造項目越來越多，常規(guī)的方法已經(jīng)不能滿足出水指標要求，未來污水處理廠的提標改造，將會越來越多的選擇高級氧化技術作為提標改造的深度處理技術，臭氧催化氧化技術由于具備諸多的技術及工藝優(yōu)勢，將成為高級氧化技術產(chǎn)業(yè)化應用的典范。
知合環(huán)境知行合一的鉆研技術研發(fā)工作，誠意正心的做環(huán)保事業(yè)。知合環(huán)境在污水處理廠的提標改造服務方面一直在探索可行的創(chuàng)新性技術。作為知合環(huán)境打造的有代表性的新一代ZENITY-OCOT臭氧催化氧化技術，同時在技術創(chuàng)新化、工藝集成化、產(chǎn)品裝備化和系統(tǒng)智能化上實現(xiàn)了技術產(chǎn)業(yè)化的突破。依托產(chǎn)業(yè)新城內企業(yè)對環(huán)保的需求、污水處理廠提標改造需求等項目，不斷完善、不斷進步。