Nos últimos anos, devido ao rápido desenvolvimento da industrialização, a quantidade de águas residuais descarregadas pelas empresas industriais aumentou dramaticamente e o problema de poluição ambiental por ela causado tornou-se cada vez mais grave. Nas águas residuais descartadas pela produção industrial, a concentração de águas residuais orgânicas é elevada, a composição é complexa e tem as características de ser de difícil degradação e conter substâncias tóxicas.
Portanto, a tecnologia tradicional de tratamento de esgoto não pode mais atender aos atuais requisitos de tratamento de esgoto, tornando-se uma prioridade máxima tratar eficazmente essas águas residuais industriais. Atualmente, os métodos avançados de oxidação têm bons efeitos de tratamento, velocidade de reação rápida, baixa probabilidade de poluição secundária e ampla gama de aplicações. Portanto, esta tecnologia tem sido gradualmente aplicada a diversos processos de tratamento de águas residuais industriais.
Entre eles, a tecnologia de oxidação do ozônio tornou-se o processo principal atual com suas vantagens únicas. O ozônio tem fortes propriedades oxidantes e pode decompor e mineralizar com eficiência vários poluentes orgânicos e convertê-los em pequenas moléculas inofensivas. Possui reação rápida, boa seletividade e não produz poluição secundária durante o processo de tratamento, o que é ecologicamente correto. Seja no tratamento profundo de água potável, na remoção de vestígios de poluentes orgânicos e precursores de subprodutos de desinfecção na água, ou no tratamento de águas residuais industriais, na degradação de poluentes orgânicos de alta concentração e difíceis de degradar, a oxidação do ozônio tem se mostrado excelente desempenho.
Oxidação e catálise do ozônio
A oxidação do ozônio pode ser dividida em duas categorias de acordo com as diferentes reações químicas entre os poluentes e o ozônio. Uma delas é usar o ozônio para reagir diretamente com compostos orgânicos, geralmente chamada de reação direta com ozônio; a outra é que o ozônio é primeiro decomposto para formar radicais hidroxila e, em seguida, os radicais hidroxila e os produtos orgânicos sofrem reações químicas diretas, geralmente chamadas de reações químicas indiretas dos geradores de ozônio.
Em aplicações práticas, as reações diretas com o ozônio geralmente quebram as ligações duplas da matéria orgânica e convertem a matéria orgânica molecular grande em moléculas pequenas, mas o grau geral de oxidação não é alto e a matéria orgânica quebrada em moléculas pequenas tem maior biodegradabilidade.
A oxidação direta do ozônio se deve à sua forte seletividade, velocidade lenta de reação química e dificuldade na purificação abrangente de poluentes, mas pode pré-tratar águas residuais industriais para melhorar a relação B/C das águas residuais.
O princípio básico da reação química de tratamento indireto do ozônio é: o ozônio primeiro se dissolve na água para formar radicais hidroxila (OH) e, em seguida, os radicais hidroxila desoxidam a matéria orgânica. Este método geralmente não possui seletividade química, mas devido às suas vantagens como rápida velocidade de reação, alto grau de oxidação e boa eficiência no tratamento de esgoto, tem sido amplamente utilizado no tratamento profundo de águas residuais.
Na reação química indireta do tratamento com ozônio, o ozônio forma radicais hidroxila na água principalmente de duas maneiras:
① Sob condições alcalinas, o ozônio se dissolve rapidamente para formar radicais hidroxila e, sob a influência da luz ultravioleta, o ozônio forma radicais hidroxila;
② Sob a influência de vários catalisadores metálicos, o ozônio forma radicais hidroxila.
A equipe de tecnologia Jieyao conduziu pesquisas em catalisadores heterogêneos, usando carvão ativado de alta qualidade e alumina ativada como transportadores, carregando componentes catalíticos de metal compósito e regulando com precisão a estrutura e o desempenho do catalisador por meio de co-impregnação multimetálica e ação química de coordenação, resolvendo o problemas de baixa atividade catalítica, baixa estabilidade estrutural e fácil separação de ingredientes ativos em catalisadores tradicionais, melhorando significativamente o amplo espectro e o efeito de aplicação.
A oxidação do ozônio também pode ser combinada com outras tecnologias de oxidação biológica, que podem não apenas melhorar a taxa de oxidação biológica e o efeito no processo de tratamento de águas residuais, mas também resolver o problema da rápida degradação de poluentes orgânicos simplesmente usando a oxidação do ozônio.
Oxidação sinérgica de ozônio-peróxido de hidrogênio
O princípio básico é usar o efeito catalítico do ozônio e do peróxido de hidrogênio para formar radicais diidroxila. Este método tem a vantagem de não necessitar de lidar com impurezas. Em aplicações práticas, este método foi aplicado pela primeira vez em ambientes de trabalho com grandes ambientes hídricos, como processos de abastecimento de água, e atualmente está sendo gradualmente aplicado ao tratamento de águas residuais industriais de alta concentração.
A tecnologia abrangente de carvão ativado por ozônio pode melhorar a eficiência da oxidação do ozônio. Ao mesmo tempo, na construção e no uso, o tempo único de utilização do carvão ativado também pode ser aumentado e o custo de investimento e operação do equipamento pode ser reduzido. Da mesma forma, os métodos de co-oxidação com ozônio e ultravioleta são mais eficazes no tratamento de substâncias complexas, matéria orgânica com alto teor de oxigênio e outras matérias orgânicas cloradas nos escapamentos de automóveis.
Em aplicações de engenharia, uma empresa usa oxidação ultrassônica de ozônio para tratar águas residuais industriais de álcool polivinílico (PVA) e usa oxidação de ozônio por contato com membrana e tecnologia de ultrafiltração para tratar águas residuais industriais de impressão e tingimento e efluentes bioquímicos secundários. Os resultados mostram que a combinação da oxidação do ozônio e outras tecnologias de processo apresenta baixo consumo de energia e alta eficiência, além de apresentar grandes vantagens no tratamento profundo de águas residuais industriais;
Atualmente, a tecnologia de oxidação sinérgica acoplada ao ozônio está em fase de pesquisa. Esta tecnologia é utilizada principalmente para a eliminação de resíduos de baixa intensidade e de difícil degradação e de águas residuais industriais relativamente simples. Mesmo assim, esta tecnologia ainda tem amplas perspectivas de aplicação na área de tratamento de águas residuais.
