催化臭氧化工藝參數O/C值的意義

日期:2022/5/11 / 人氣: / 來源:派尼爾環保

我習慣分析O/C值,定義為:去除單位COD所需O3量(質量比)。

明眼人一看就知道,該比值意義就是氧化還原反應的當量。對!且用起來直觀。因為標準方法測定COD時,就將消耗氧化劑的量,折算成O元素的質量。因此,不論氧化劑是氧氣、還是臭氧,若全部參與了有機物氧化反應,且O/C中O包括了所有氧化劑,則O/C值都應為1 。

O/C值在生物處理并不重要,因為氧氣不要錢,且大部分曝氣量用于攪拌。如穿孔管氧利用率就非常低,一般低于5%;氧利用率,也不作為曝氣擴散裝置的主要評價參數,主要用“動力效率”,即:每度電充多少公斤的溶解氧。

催化臭氧化工藝則不同了,O3值錢,且O3極易溶解、逸出量極小,氧化能力比O2強,曝氣量也少(氣水體積比常0.5– 2),實際O/C值一般較小。進水COD越高、臭氧投加量越小,O/C值越小;水質越難氧化,臭氧或•OH無效分解多了,O/C值就越大。當然對于深度處理,同樣水質、同樣O3投配量,這個值越小,說明催化劑性能越好。我們實施的工程中經多年統計,O/C值在1.2 – 2.0之間。O/C值在其它公司工藝中,有高達4.7的,也不能認為人家工藝不好;若處理對象是難氧化的廢水、且COD去除率特別高呢?

催化臭氧化工藝是O3的間接氧化,分析O/C理論值,須考察兩步反應:(1)O3有效分解產生•OH;(2)•OH主導有機物氧化。

(1)•OH來自何處,并非簡單問題,可以來自于催化劑表面、特定有機物臭氧化過程某個環節(見上一推送消息)、也可以是水中OH-的催化。但后兩者在深度處理中作用微乎其微,主要還是大量的催化劑作用。從經典的表面OH催化學說可以發現:3個O3產生2個•OH。

(2)有機物COD值的降低,無非有兩種途徑:分解成CO2、或分子結構中加入了O元素。考察•OH主導氧化一般有機物(分子量較大、分子中O元素含量較小)時發現:1個•OH可誘導2個O2參與氧化反應。在這種狀態下。結合(1),可推導出O/C理論值9/8 = 1.125 ;

前兩天,研究生考察草酸(H2C2O4)的催化臭氧化時,發現1個•OH僅誘導1個O2參與氧化反應。若這種狀態,O/C理論值為9/4 = 2.25 。但草酸是含O比例最高的有機物,故此值可以作為極端值。還是認定O/C理論值為1.125較妥。

實際工程中,有沒有可能O/C值小于1 ?也有可能。如,實際廢水中存在著極易氧化的硫化物等,此時氧氣可直接氧化還原性物質,這個比值就小了。但深度處理工藝中,不太可能出現這種情況。

借助O/C理論值指導,有利于工況分析。如某廠工況的單因素分析,圖中橫坐標為O/C值(OvsC),虛曲線為二次回歸線。可見當O/C小于1之前,隨O/C值增加,COD去除率迅速升高;而當O/C大于2之后,去除率不再升高。

作者:管理員


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