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水环境保护是当前人类社会广泛关注的一个问题,高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造成了威胁。而随着我国国民经济的快速发展,我国更加注重环境友好型社会的建设,针对难降解COD处理难题,清水方特臭氧催化高级氧化技术在反渗透浓缩废水、造纸废水、印染废水、皮革废水、制药废水、煤化工废水、电子废水、等工业废水及市政污水升级改造等方面取得了突出的成果。

清水方特环保臭氧催化高级氧化技术(专利号:ZL 201310067756.3)

1.技术简介

 

臭氧催化高级氧化技术(专利号:ZL 201310067756.3)

 

臭氧催化高级氧化技术是清水方特环保自主研发的利用羟基自由基的作用去除污水中难降解有机物专利技术(专利号:ZL 201310067756.3)。该技术通过电磁(EM)切变场作用,改变了被处理污水的物理、化学、分子力学等性能,达到了增加臭氧溶解能力,提高了臭氧与催化剂的反应几率、缩短了臭氧与有机污染物的反应时间,使催化效率得到了大幅度提升。 同时,清水方特环保还开发了一批高性能、廉价、稳定的均相/非均相臭氧催化剂。臭氧在催化剂作用下被直接激发,产生出大量具有极强氧化性的羟基自由基(·OH),快速氧化、破坏有机物污染物,从而达到去除COD的目的。 
适用领域:造纸、印染、制药、化工、造纸等工业废水及市政污水提标改造。 

2.技术优势

(1)臭氧投加量低,是目前同类高级氧化技术的50%左右;
(2)臭氧溶气效率高达95%,处于世界领先水平;
(3)催化效率高,应用时间长(最早的工程应用是2004年),均相催化技术为国内首创,催化效果稳定;
(4)工程业绩多,经验丰富,目前已经完成几十个工程业绩,日处理水量接近500万m³/d;
(5)催化剂填充厚度比同行业低,一般填充厚度300-500mm,投资费用低;
(6)催化剂使用寿命长,10年内不需更换;
(7)对有机污染物的降解几乎无选择性,反应速率快,运行稳定可靠;
(8)系统自动化程度高,设备运行维护简单;
(9)系统不产生二次污染(污泥)。

3.技术原理

清水方特环保臭氧催化高级氧化主要包括两部分:高效臭氧溶气系统和高效催化系统。

(1)高效臭氧溶气系统原理

本技术采用的电磁切变原理,是国内外首次应用在污水治理的技术。通过电磁(EM)切变场的作用,改变了污水中水分子、有机污染物分子、离子氛的团簇结构,改变了被处理污水的物理、化学、分子力学等性能,达到了增加臭氧溶解能力、提高臭氧催化氧化效率的目的。

水分子的团簇结构在EM作用下的效果:

EM流程

 

(2)高效催化系统原理

高效高效催化系统,分为均相催化和非均相催化两种。


 1)均相催化的反应机理:
①金属离子促进臭氧分解,生成·OH,利用高活性的·OH氧化有机物;
②金属离子和有机物络合,然后最终被臭氧氧化。


2)均相催化的优点:
①不受工艺限制,可根据不同使用场景,灵活切换,连续或间歇式运行均可采用;
②根据水质不同,选用不同材质的极板,不添加任何化学药剂;
③采用先进的微电解技术,精准控制均相催化离子的投加量和投加比例
④投加量仅为μg/L量级,催化剂流失量少,催化效果显著。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)非均相催化的反应机理:
①臭氧在催化剂表面的化学吸附导致生成活性物质,该活性物质可以与非化学吸附的有机物分子发生反应;
②有机物在催化剂表面的化学吸附及其与气相或液相臭氧的进一步反应;
③有机物和臭氧均化学吸附在催化剂表面上,然后进行化学吸附位间的相互反应。


4)非均相催化的优点:
①催化作用适用范围广,工艺连续运行效率高; 
②性能稳定,一次添加,10年内不需更换;
③抗污染能力强,使用过程中基本不损耗,无需补充。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)工艺流程
上游工艺单元出水进入臭氧催化高级氧化池,通过高效臭氧溶气系统投加臭氧,污水经过高效臭氧溶气装置中的电磁(EM)发生器,改变污水中的水分子、有机污染物分子、离子氛的团簇结构,提高了臭氧在水中的溶解能力。含臭氧污水在均相催化剂/非均相催化剂/均相和非均相催化剂的作用下被直接激发,产生出大量具有极强氧化性的·OH,与污水中绝大多数有机污染物发生纳秒级(10-9s)别的快速氧化反应,使大分子有机物破环断链,生成短链、易降解的有机物。部分短链有机物在此过程中被直接氧化成最终产物CO2和H2O,从而达到设计标准的目的。

高效催化  非均相催化

 

高效催化 均相催化