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城市污水和工业废水的排放是造成水环境污染的重要来源,工业废水中常含有一些难降解有机物,不少城市污水中混入了工业废水,二级生化出水达不到排放标准,需要进一步深度处理达标后排放,本研究的主要目的是为城市污水或工业废水二级生化出水中残存的难降解有机物的深度处理提供臭氧催化氧化的方法。本研究首先以草酸为臭氧催化氧化的模型物质,通过间歇试验对臭氧催化剂的种类进行筛选。通过对木质活性炭、椰壳活性炭、活性焦、煤质活性炭、γ-Al2O3颗粒和MnO2颗粒六种催化剂的比选,得到木质颗粒活性炭的催化效果最好,TOC(total organic carbon)去除率达31.6%。然后,研究了活性炭粒径和孔径对臭氧催化氧化效果的影响,结果表明,臭氧催化氧化效果随着活性炭目数的增加而提高,当采用70~100目的活性炭时草酸TOC去除率达最大,约为92.47%。不同微孔结构活性炭对臭氧催化降解草酸的效果有影响,TOC去除率与活性炭的碘值有关,当采用碘值500~800mg/g和1000mg/g的活性炭为催化剂时臭氧催化氧化草酸的TOC去除率分别为50%和29.2%。在间歇试验的基础上,设计了活性炭催化臭氧-陶瓷膜连续流反应器,首先考察了水力停留时间(HRT)和活性炭投加量对草酸配水处理效果的影响。结果表明,当活性炭投加量为15g/L反应器,HRT为50min时,臭氧投加量为150mg/L,TOC去除率达到最高值72%。然后采用该反应器分别对城市污水二级生化出水和煤制气废水二级生化出水进行处理。当处理城市污水二级生化出水时,HRT为50min时,反应器整体对色度、UV254、TOC的平均去除率分别为91.2%、82.6%以及80.4%。当处理煤制气废水二级生化出水时,反应器整体对色度、UV254、TOC、COD的平均去除率分别为91.9%、75.1%、34.6%和54.5%。此外,本研究还对活性炭催化臭氧-陶瓷膜反应器的膜污染影响因素进行了研究,结果表明曝气有利于膜污染的控制,活性炭沉积在膜表面的量有限,废水中的小分子物质或TOC含量高的水更易造成膜污染,臭氧的加入可以减缓膜污染,使用后的膜经过化学清洗后,膜通量恢复良好。