制药废水去除SS和有机物微气泡臭氧化预处理技术

制药废水成分复杂，含有高浓度悬浮物（SS）和难降解有机物，传统预处理工艺难以同时实现高效SS去除与有机物降解。微气泡臭氧化技术通过强化传质与氧化协同作用，为制药废水预处理提供了新思路，在SS削减和有机物分解方面展现出显著优势。

技术原理与协同机制

微气泡臭氧化技术结合了微气泡特性、臭氧氧化与气浮作用，其核心优势在于三重机制协同：

微气泡强化传质：直径小于50μm的微气泡比表面积大、停留时间长，可大幅提升臭氧在废水中的传质效率，使臭氧利用率提高30%-50%。

吸附-气浮-氧化耦合：微气泡表面带负电荷，易吸附带正电的悬浮颗粒与胶体物质，形成气絮体上浮分离；同时臭氧直接氧化分解有机物，破坏其分子结构。

自由基链式反应：臭氧在废水中生成羟基自由基（·OH），其氧化还原电位高达2.8V，可无选择性地降解大分子有机物，如抗生素中间体、酚类等。

河北科技大学研究显示，微气泡臭氧化可使制药废水中SS去除率在60min内达到81.67%，同时SS粒径减小，表面电荷由负转正，显著改善后续混凝沉淀效果。

对有机物的降解效能

制药废水中的难降解有机物（如抗生素、多环芳烃）是传统生物处理的瓶颈。微气泡臭氧化通过以下途径提升有机物去除率：

COD与UV254同步降低：实验数据表明，60min内溶解性COD（SCOD）去除率可达36.60%，紫外吸光度（UV254）下降36.91%，表明芳香族化合物与发色基团被有效破坏。

生物毒性削减：臭氧氧化可分解抗生素残留与毒性中间产物，降低废水对微生物的抑制作用，提升可生化性（BOD5/COD比值提高）。

三维荧光分析：腐殖酸类与富里酸类荧光峰强度显著减弱，证明大分子有机物被矿化为小分子无机物。

工程应用与工艺优化

在某维生素C生产废水处理项目中，采用微气泡臭氧化作为预处理单元，后续接UASB厌氧反应器。运行结果显示：

SS去除：进水SS浓度从2300mg/L降至420mg/L，减轻了厌氧污泥的有机负荷；

有机物降解：SCOD从9800mg/L降至6200mg/L，UASB出水COD进一步降至1200mg/L；

经济性：臭氧投加量控制在50mg/L时，吨水处理成本约1.2元，低于活性炭吸附工艺。

工艺优化需关注两点：

pH调控：微气泡臭氧化在弱酸性条件（pH=5-7）下效果最佳，此时臭氧分解速率与·OH生成效率达到平衡；

气液比控制：气水比维持在1:5至1:10时，既保证微气泡覆盖率，又避免过度充气增加能耗。

技术挑战与发展方向

当前面临的主要挑战包括：

臭氧利用率提升：开发高效臭氧催化剂（如负载型MnO₂），减少臭氧逃逸；

膜污染控制：若后续接膜处理单元，需关注微气泡残留对膜通量的影响；

多工艺耦合：探索微气泡臭氧化与电化学氧化、光催化技术的组合应用，进一步提升难降解有机物去除率。

结语

微气泡臭氧化预处理技术为制药废水SS与有机物协同去除提供了高效解决方案。其强化传质与自由基氧化的特性，尤其适合高浓度、难降解制药废水的预处理需求。随着材料科学与反应器设计的进步，该技术有望在制药行业绿色转型中发挥更大作用。