臭氧/过氧化氢协同氧化降解酱香型白酒废水化学需氧量的实验研究

针对酱香型白酒废水化学需氧量(COD)难降解、传统处理工艺不达标的问题，西华大学团队通过O3/H2O2协同氧化技术系统优化，实现COD去除率78.6%（出水9 mg/L），臭氧消耗降低28.6%，为高浓度有机废水深度处理提供高效经济解决方案。

　　

酱香型白酒作为中国传统蒸馏酒的代表，其生产过程中产生的高浓度有机废水一直是环保领域的治理难题。这类废水化学需氧量(COD)通常在40-80 mg/L之间，远超国家排放标准(≤15 mg/L)，且含有大量难降解的酚类、醛类和多环芳烃等有机物。传统"厌氧+好氧"生物处理工艺对这些顽固污染物束手无策，而活性炭吸附、混凝沉淀等方法又存在二次污染风险。更棘手的是，现有臭氧氧化技术存在利用率低(仅30-35%)、氧化能力不足等缺陷，难以满足日益严格的环保要求。

针对这一行业痛点，西华大学建筑与土木工程学院的研究团队在《Water Resources and Industry》发表了创新性研究成果。研究人员独辟蹊径，将臭氧(O₃)与过氧化氢(H₂O₂)强强联合，通过单因素实验、正交设计和响应面法系统优化工艺参数，开发出高效的O₃/H₂O₂协同氧化技术。这项研究不仅攻克了酱香型白酒废水深度处理的技术瓶颈，更为高浓度有机废水处理提供了新思路。

研究团队采用三项关键技术方法：首先通过动态法测定臭氧-水体系的体积传质系数(kLa=0.18 min^-1)；其次运用Box-Behnken响应面模型优化参数；最后结合GC-MS分析有机物降解路径。实验采用实际酱香型白酒废水(COD 35-42 mg/L)为样本，通过间歇进水方式在自制反应柱(有效容积5L)中开展测试。

【反应时间与臭氧利用率】
研究发现臭氧利用率随时间延长呈下降趋势，60分钟后稳定在30-35%。通过实时监测发现，液相臭氧浓度在20分钟达到饱和(2-2.2 mg/L)，确定60分钟为最佳反应时长。

【关键参数优化】
正交实验揭示各因素影响程度：臭氧浓度(28.93) > 初始pH(7.42) > 臭氧流量(1.48)。响应面模型进一步验证，在pH 8.5、O₃ 100 mg/L、H₂O₂ 94 mg/L条件下，COD去除率提升至78.6%，较单独臭氧处理提高18.6个百分点。

【反应动力学特征】
动力学分析表明O₃/H₂O₂过程符合二级反应动力学，速率常数k=0.00128 min^-1，增强因子E=1.47，证实H₂O₂能显著促进·OH生成。

【作用机制解析】
GC-MS检测发现废水中93.8%为有机物，主要含2-([1,1′-联苯]-2-芳氧基)乙醇(44.93%)等物质。H₂O₂通过催化O₃分解产生·OH，引发链式反应(式17-20)，最终将大分子有机物矿化为CO₂和H₂O。

这项研究实现了三大突破：技术上，将COD降至9 mg/L的行业新低；经济上，节省28.6%臭氧用量；机理上，阐明O₃/H₂O₂协同作用的动力学规律。尽管存在硅氧烷类物质(如六甲基环三硅氧烷)可能淬灭自由基的局限，但该工艺为白酒行业废水处理提供了可工业化应用的解决方案。未来研究将聚焦中试放大和中间产物毒性评估，推动该项技术从实验室走向实际工程应用。