高级氧化技术在氨氮废水处理中的应用

针对高浓度氨氮废水（NH₃-N 100-5000mg/L）开发的多相催化高级氧化技术，通过优化·OH自由基生成路径，实现氨氮去除率＞95%，反应时间缩短至传统方法的1/5，处理成本降低30-50%，已在焦化、垃圾渗滤液等高氨氮废水处理中成功应用。

技术原理

NH₄⁺ + ·OH → ·NH₂ → N₂↑ + H₂O

自由基链式反应机制：

1. 引发阶段：

• H₂O₂ + UV/O₃/催化剂 → ·OH

• ·OH氧化电位达2.8V，仅次于氟

2. 传播阶段：

• NH₄⁺逐步氧化为N₂H₄、N₂O等中间产物

• Cl⁻存在时生成活性氯强化氧化

3. 终止阶段：

• 中间产物最终转化为N₂和H₂O

• 副产物NO₃⁻生成量＜5%

主流技术对比

技术创新点

• 多相催化体系：

• Fe-Cu双金属催化剂（活性提升3倍）

• 碳基负载型催化剂（寿命＞2000h）

• 反应器设计：

• 微气泡臭氧接触反应器（传质效率提升50%）

• 三维电极电化学反应器（电流效率＞80%）

• 工艺组合：

• UV/过硫酸盐协同体系

• 臭氧-生物活性炭联用

• 智能控制：

• ORP在线反馈调节氧化剂投加

• 催化剂活性监测系统

关键工艺参数

优化控制指标：

• pH值：不同技术最佳pH范围不同（Fenton pH3-4，臭氧pH7-9）

• 氧化剂投加比：H₂O₂/NH₄⁺摩尔比2-4:1，O₃/NH₄⁺质量比3-5:1

• 反应时间：通常15-60分钟（传统生物法需6-12小时）

• 温度影响：每升高10℃，反应速率提高1-2倍

工程应用案例

某焦化厂高氨氮废水处理项目（200m³/d）

• 进水水质：

• NH₃-N 1200mg/L

• COD 3500mg/L

• 酚类 500mg/L

• 处理工艺：催化臭氧氧化+生物强化

• 臭氧投加量：80g/m³

• 催化剂：Mn-Ce/Al₂O₃

• 反应时间：45分钟

• 运行效果：

• 出水NH₃-N ＜15mg/L（去除率98.7%）

• COD ＜100mg/L

• 吨水处理成本：18.5元

• 较原生物法占地面积减少60%