石化废水成分复杂，含有大量难降解有机物、有毒污染物及生物抑制性物质，传统生物处理工艺难以实现达标排放。催化臭氧氧化联合生物活性炭（BAC）技术通过氧化-吸附-生物降解的协同作用，成为解决这一难题的创新方案。
技术原理与协同机制
催化臭氧氧化通过引入催化剂（如金属氧化物或负载型催化剂），显著提升臭氧分解产生羟基自由基（·OH）的效率。·OH氧化能力极强，可将大分子有机物分解为小分子中间产物，提高废水可生化性。随后，BAC单元通过活性炭的物理吸附和生物膜的生物降解作用，进一步去除残余污染物。两段工艺的协同效应体现在：
氧化预处理：催化臭氧氧化打破有机物分子结构，降低毒性，提高BAC单元的吸附与生物降解效率；
生物强化：BAC中的微生物群落（如放线菌、芽孢杆菌）可降解臭氧氧化产生的中间产物，避免二次污染；
经济性优化：臭氧利用率提升减少药剂投加量，活性炭寿命延长降低更换成本。
工程应用与效能验证
清华大学张锡辉团队在沿海某石化废水处理厂的中试研究表明，采用臭氧/陶瓷膜/BAC组合工艺（O3+CMF+BAC），在臭氧投加量10-20 mg/L、空床停留时间1.5小时的条件下，出水COD稳定低于30 mg/L，达到《石油化学工业污染物排放标准》（GB 31571-2015）。对比传统芬顿工艺，该组合工艺处理成本降低66%，且无含铁污泥产生。
华北某石化企业的O3-BAC中试数据显示，催化臭氧氧化（催化剂为MnO₂/Al₂O₃）将废水BOD₅/COD比值从0.1提升至0.3以上，BAC单元对难降解有机物（如多环芳烃）的去除率提高40%。菌群分析表明，BAC表面富集了高效降解菌，Shannon指数达4.2，微生物多样性显著优于传统活性炭滤池。
技术挑战与优化方向
尽管该技术优势显著，实际应用仍面临以下问题：
催化剂流失与中毒：均相催化剂易随废水流失，非均相催化剂（如负载型TiO₂）需解决活性组分溶出问题；
臭氧利用率提升：当前臭氧利用率不足30%，需开发高效传质反应器（如微气泡发生装置）；
BAC生物膜稳定性：高盐或毒性物质可能导致微生物群落失衡，需通过周期性反冲洗或接种耐盐菌种维持活性。
未来研究可聚焦于：
复合催化剂开发：如Fe₃O₄@活性炭复合材料，兼具磁分离回收与催化功能；
工艺集成：耦合膜分离技术（如超滤）进一步截留难降解物质；
智能化控制：基于在线传感器（如COD、TOC）动态调节臭氧投加量与曝气强度。
结语
催化臭氧氧化联合BAC技术为石化废水深度处理提供了高效、经济的解决方案。其通过氧化-生物协同作用，突破了传统工艺的瓶颈，在出水达标与资源节约方面展现出显著优势。随着材料科学与微生物技术的进步，该技术有望成为工业废水治理的核心技术之一，助力石化行业绿色转型。
