臭氧在水处理中的应用十分广泛，其作用为杀菌消毒，改善色度、味觉、嗅觉，氧化有机物，或加强难降解有机物的降解效果等。然而采用单独臭氧氧化时还存在着利用率不高、费用高以及与有机物的反率不高、费用高以及与有机物的反应具有较强选择性等问题。为了进一步提高臭氧的利用效率和氧化能力，利用活性炭、金属氧化物、负载型金属氧化物等为催化剂，可提高对高浓度有机污染物的去除效果。
印染废水具有成分复杂、难降解有机物含量高、色度高、毒性大等特点。经生化处理后出水的COD值和色度均较高，排入到水体中，会给环境带来危害，需要对其进行深度处理。
波涛活性炭厂家以某印染污水厂二沉池出水为对象，探讨了活性炭催化臭氧氧化对印染废水的处理效果及运行参数，深度处理后出水水质达到排放标准，为印染废水处理厂的升级改造提供参考。
1、试验装置及方法
试验装置如图1所示。臭氧反应器采用自制玻璃柱，尺寸为φ85mm，h515mm。为了尽量减少活性炭的吸附性能对有机物总去除率的贡献，AC负载催化剂选用吸附饱和的柱状活性炭，即在催化臭氧氧化实验前，先用印染废水不断浸泡活性炭，待活性炭达到吸附平衡后再使用。
取一定量废水于反应器中，投加一定量催化剂，通入臭氧，进行臭氧催化反应。分时取样测定COD变化，以COD的去除率来评价催化臭氧氧化对有机物的降解效果。
2、结果与讨论
2.1.COD去除效果的比较
分别考察活性炭吸附、单独臭氧氧化以及催化臭氧氧化对废水中COD的去除效果。结果见图2。
由图2可知，在单独臭氧氧化和活性炭吸附的分别作用下，反应60min后，COD的去除率仅达到36.06 %和28.36%；而在添加催化剂的条件下，随着反应时间延续，对COD去除效果明显，在60min时达到了75.56%。主要是由于催化剂的存在，使得有机物、氧化剂联系起来，强化了3者之间的接触作用。AC负载催化剂具有巨大的比表面积，将更多地吸附反应物和羟基自由基等活性氧化剂，增加了其间的接触面积，从而提高了反应效率。因此，在臭氧氧化反应中具有较好的催化性能。
2.2.pH对COD的去除效果
反应体系的pH会影响催化剂中活性组分的流失量及催化剂的使用寿命，对催化活性的影响也较大。试验考察不同pH对催化臭氧氧化去除废水中COD的影响，以确定反应体系较佳pH。结果见图3。
由图3可知，催化臭氧氧化反应体系的pH在9-11时，催化剂的催化活性较高，对COD有较好的去除效果；其中pH=11时，催化剂的催化活性很高，对废水COD的去除率达到81.87%。这是因为，在pH较低时，臭氧的直接反应占主要地位，抵制了OH的生成，因而催化氧化效率比较低。而在碱性条件下，水中OH-浓度变高，进而催化臭氧分解，产生大量的OH，表现出高的COD去除率。因而，确定催化氧化体系的pH为11。
2.3.催化剂投量对COD的去除效果
分别对不同催化剂投量的印染废水进行催化臭氧氧化反应试验研究，并筛选出较佳的催化剂投加量。结果见图4。
由图4可知，随着催化剂投量的增加，对COD的去除效果越好。当催化剂投量增加至50g/L时，继续加大催化剂投量，其对COD的去除效果不明显。这是由于催化剂投加量的增加，会产生更多的羟基自由基，过多的羟基自由基会发生自身反应，从而催化氧化效果降低。有效的催化剂投量为50g/L。
2.4.臭氧投量对COD的去除效果
在pH为11，催化剂投量50g/L的条件下，考察不同臭氧投量及反应时间对废水COD的去除效果。结果见图5。
由图5可知，随臭氧投量的增加和反应时间的延长，对COD的去除效果有明显的提高，但同时发现，尾气中的臭氧浓度也明显增加，并且在反应后期，不同的臭氧投量对COD的去除效果差别不大。综合考虑能耗、水力停留时间等因素，确定适宜的臭氧流量为6.5mg/min，反应时间为60min。
2.5.催化剂使用寿命试验研究
评价催化剂的一个重要指标就是催化剂连续使用的时间。在反应器中，按照上述较佳反应条件进行动态实验。试验连续运行72h，每隔2h取样，测定出水COD，考察反应体系对COD的去除效果。结果见图6。
由图6可见，系统对COD的连续降解效果与静态效果较吻合。稳定运行后出水COD保持在16mg/L左右，去除率稳定在80%左右，且稳定运行72h后，未发现去除效果有明显下降的趋势。可见，AC负载催化剂的催化活性可在长时间内保持稳定。
2.6.综合处理效果
在pH=11，反应时间为60min, AC负载催化剂投量为50g/L，臭氧投量为6.5mg/min的条件下，考察系统对COD、NH3-N、TN、TP、色度的去除效果，结果见表1。
表1 综合处理效果
| 项目 | COD | NH3-N | TN | TP | 色度/倍 |
| 原水 | 83.20 | 0.35 | 19.06 | 1.13 | 48 |
| 出水 | 13.65 | 0.12 | 8.63 | 0.23 | 2 |
| 排放标准 | 50.0 | 5.0 | 15.0 | 0.5 | 40 |
| 去除率/% | 83.59 | 65.71 | 54.72 | 79.65 | 95.83 |
由表1中可知，经活性炭催化臭氧氧化后，系统出水水质达到排放标准，该方法对COD、NH3-N、TN、TP以及色度的去除率分别为84%、66%、55%、80%和96%，达到了很好的去除效果。
3结论
①与单独臭氧氧化、活性炭吸附相比，AC负载催化剂的加入，可明显提高臭氧氧化对印染废水的处理效果。
②在pH=11、反应时间为60min、催化剂投量为50gL、臭氧投量为6.5mg/min的条件下，催化臭氧氧化对印染废水中COD、NH3-N、TN、TP以及色度的去除率分别为84%、66%、55%、80%和96%，达到深度处理的目的。
③AC负载催化剂有稳定的催化活性，使用寿命较长。