印染废水经生化处理后，其出水色度和COD仍常有超标，需进行深度处理。单独的臭氧氧化，传质效率低；单独的膜过滤，有机污染和色度去除有限，且膜污染严重。将非均相催化臭氧氧化与平板陶瓷膜过滤集成在同一反应器内，可以产生显著的协同效应：臭氧和催化剂反应产生的强氧化性物种，在陶瓷膜表面原位氧化降解截留的有机物，膜污染因此得到在线延缓；膜对催化剂的完全截留使得催化剂得以循环使用，同时膜对出水的精细过滤保证了悬浮物和色度的绝对去除。无机陶瓷膜因其天然的耐臭氧和耐氧化特性，是这一集成工艺中膜组件的不二之选。

  本研究设计了一套集成反应器，在反应区下部布设臭氧纳米气泡曝气器和颗粒催化剂（Mn-Fe/Al₂O₃），上部浸没一组平板陶瓷膜。处理对象为某印染厂二沉池出水（COD约150mg/L，色度100倍）。连续运行实验表明，在臭氧投加量3mg/L和催化剂填充率15%的条件下，集成工艺的COD和色度去除率分别稳定在70%和95%以上，出水COD<50mg/L，色度<10倍。最为关键的是，与单独运行的陶瓷膜过滤系统相比，集成系统中的陶瓷膜通量衰减速率降低了约65%，膜的运行周期延长了3倍以上。

  膜面的微观表征揭示了污染的延缓机制。集成系统中的膜面滤饼层，其有机物含量更低，结构更为松散。这是因为臭氧在催化剂表面产生的·OH等活性物种，能够无差别地氧化分解附着在膜面和膜孔内的有机污染物，实现了膜的原位化学清洗。同时，曝气产生的气泡和催化剂的轻微流化，也对膜面产生了一定的物理冲刷。经过长达6个月的长期运行，陶瓷膜保持了完整无损的形貌和稳定的分离性能，其材料（Al₂O₃/ZrO₂）对臭氧和催化剂颗粒冲刷表现出优异的物理化学稳定性。该集成工艺充分发挥了化学氧化和物理分离的协同优势，为印染废水深度处理提供了一种紧凑、高效、长寿命的技术解决方案。

标签: