臭氧技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

1、臭氧技術(shù)在水處理中的應(yīng)用李緒坤20152207017臭氧的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展1785年，德國人VanMa-rum使用電機時，利用空氣通過高壓放電設(shè)備，發(fā)現(xiàn)在電機放電時產(chǎn)生一種異味。1810年，Cruickshank以純性氧進(jìn)行水的電解，于陽極上亦獲得了相同味道的氣體，從而成為電化學(xué)制造臭氧的開端。此種特殊味道的氣體，與1840年被法國科學(xué)家Schonbein確定為O3并命名為OZONE(臭氧)。近年來，隨著高級氧化技術(shù)的發(fā)展，臭氧氧化以其操作程序簡單，成本價格低廉兒應(yīng)用最為廣泛，特別是應(yīng)用于工業(yè)廢水深度處理方面。臭氧的性質(zhì)1.臭氧是氧的同素異形體，又稱三原子氧。所含三個氧原子呈三角形分布，中心原子與其

2、他兩個氧原子距離相等，切存在一個離域鍵。常溫下為帶有魚腥味的淡藍(lán)色氣體，微溶于水。2.臭氧具有不穩(wěn)定性，在空氣中的半衰期一般為20-50min。3.臭氧具有較強的氧化性。4.臭氧的強氧化性決定其腐蝕性。5.此外，作為消毒滅菌器的臭氧具有一定的毒性。臭氧去除有機物的反應(yīng)機理臭氧氧化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用印染廢水和造紙廢水處理煉油廢水處理農(nóng)藥廢水處理醫(yī)院廢水處理垃圾滲濾液處理焦化廢水處理印染廢水和造紙廢水處理臭氧較強的氧化性使其能與發(fā)色基團發(fā)生反應(yīng)，將有機物的化學(xué)鍵斷開，由大分子轉(zhuǎn)化為無色的小分子。因此臭氧在脫除染料廢水、印染廢水、造紙廢水的色度方面具有很好的處理效果。國內(nèi)學(xué)者盧寧川等采用臭氧處理印

3、染廢水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)臭氧對含有GBC棗紅基染料的印染廢水的色度和CODcr去除率分別達(dá)94%和72%，出水pH值趨于中性。煉油廢水處理煉油廠廢水中的污物多為石油裂解產(chǎn)物和烷烴類的衍生產(chǎn)物。此類物質(zhì)可生化能力極弱，針對此特點，這類廢水的常規(guī)處理法多為“隔油+氣浮+生化”。目前國內(nèi)已有學(xué)者采用臭氧深度處理該廢水，以實現(xiàn)廢水的循環(huán)使用。農(nóng)藥廢水處理利用臭氧可對農(nóng)藥廢水進(jìn)行處理。由于我國農(nóng)藥施用量在逐年增加，非點源污染對飲用水水質(zhì)的影響逐漸增大，成為給水方面一個十分棘手的問題。農(nóng)藥雖然具有高度的穩(wěn)定性，難于被生物降解和被藥劑氧化，但用臭氧氧化或催化臭氧氧化法處理此類廢水效果較好。羅東升對含有機氯及COD較

4、高的燕麥畏農(nóng)藥進(jìn)行催化臭氧化處理，COD去除率可達(dá)95%以上。喻旗等用臭氧氧化法處理黃磷廢水，去除率達(dá)到99%。醫(yī)院廢水處理對醫(yī)院廢水的處理，臭氧濃度在0.4-4mg/m3時，對大腸桿菌、金黃色葡糖球菌、枯草桿菌芽孢、空氣混合菌、乙肝病毒等滅菌率均達(dá)到95%-100%。章偉光對比分析了臭氧氧化處理與其他幾種方法處理醫(yī)院污水的優(yōu)缺點，認(rèn)為臭氧氧化處理有自動化程度高、操作簡單、反應(yīng)速度快、改善水質(zhì)、無二次污染等優(yōu)點。經(jīng)臭氧處理后，總大腸桿菌群去除率接近100%，細(xì)菌總數(shù)由1.7*105個/mL將為10個/mL,水質(zhì)符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。垃圾滲濾液垃圾滲濾液中所含污物最為復(fù)雜，其中包括多為毒害程度

5、不等的有機物、無機物。有研究表明，垃圾滲濾液中有機污染物多達(dá)77種，且相當(dāng)大的一部分物質(zhì)都是難生物降解的。而腐殖質(zhì)是滲濾液中最主要的難生物降解有機物。德國的Wenzel等，采用UV和臭氧聯(lián)合法處理垃圾滲濾液，研究發(fā)現(xiàn)該法對滲濾液中的難降解有機物的降解去除具有顯著效果，其中苯酚碳?xì)浠衔?、?lián)苯的降解率分別達(dá)到了100%、96%，二氧芑和呋喃的降解率也在74%以上。焦化廢水處理焦化廢水是在煤的焦化、石油及天然氣的裂解過程中產(chǎn)生的，隨著工業(yè)的發(fā)展，此類廢水的排放量日漸增加。焦化廢水中多含有多環(huán)芳烴類物質(zhì)、氨氮、吡啶、氰化物、煤焦油等，污染物多為難生物降解有機物和毒性物質(zhì)。有實驗研究表明，臭氧技術(shù)處理

6、焦化廢水能明顯提高出水水質(zhì)。吳玲等通過實驗發(fā)現(xiàn)，對于COD值小于1000mg/L、酚含量小于500mg/L的焦化廢水，經(jīng)臭氧技術(shù)處理后水質(zhì)明顯得到改善。COD去除率高達(dá)80%，酚的去除率在80%以上，硫氰化物或氰化物的去除率接近100%,氨氮的去除率在35%左右。臭氧技術(shù)與其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用臭氧/活性炭技術(shù)光催化臭氧氧化技術(shù)臭氧/絮凝處理技術(shù)臭氧/膜處理工藝金屬催化臭氧氧化技術(shù)臭氧/活性炭技術(shù)活性炭在反應(yīng)中，可能如同堿性溶液中.OH的作用一樣，能引發(fā)臭氧基型鏈反應(yīng)，加速臭氧分解生成.OH等自由基。作為催化劑，活性炭與臭氧共氧生成.OH的反應(yīng)屬于高級氧化技術(shù)。此外，活性炭具有巨大表面積及方便使用

7、的特點，是一種很有實際應(yīng)用潛力的催化劑。臭氧生物活性炭對有機物的去除包括臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解三個過程。光催化臭氧氧化技術(shù)光催化臭氧氧化（O3/UV）是光催化的一種。即在投加臭氧的同時，伴有光（一般為紫外光）照射。這一方法不是利用臭氧直接與有機物反應(yīng)，而是利用臭氧在紫外光的照射下分解產(chǎn)生的活潑的此生氧化劑來氧化有機物。臭氧能養(yǎng)花水中許多有機物，但是臭氧與有機物的反應(yīng)是選擇性的，而且不能將有機物徹底分解為CO2和H2O，臭氧化產(chǎn)物常常為羧酸類的有機物。要提高臭氧的氧化速率和效率，必須采用其他措施促進(jìn)臭氧的分解而產(chǎn)生活潑的.OH自由基。臭氧/絮凝處理工藝在臭氧氧化處理水中，很多研究者發(fā)現(xiàn)，

8、臭氧能改變水中懸浮物的性質(zhì)，從而改變絮凝操作單元的去除效果。實際效果主要表現(xiàn)在可以使水中懸浮顆粒變大;提高隨后絮凝和過濾單元操作TOC和濁度的去除能力;可以減少絮凝劑的投加量，降低化學(xué)藥品的耗用量以及改善絮體的沉降性能與減少污泥的產(chǎn)生量等方面。臭氧/膜處理工藝近年來，膜在水處理中的應(yīng)用已越來越廣泛，但在實際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)也一些問題。其中最為關(guān)鍵的是膜的污染問題，水中腐殖酸與多價金屬陽離子的作用及膠粒在膜上的吸附被認(rèn)為是膜污染的根本原因。而臭氧對腐殖酸的反應(yīng)活性較高，能將其降解為低分子量的羧酸和一些有機醇類物質(zhì)。有國外學(xué)者在做利用臭氧與反滲透膜相結(jié)合的工藝處理腐殖酸水體研究時發(fā)現(xiàn)，預(yù)臭氧化后再經(jīng)膜處理時，膜的回洗周期極大的延長而且壓力降也大大的降低，節(jié)省了很多能耗。金屬催化臭氧氧化技術(shù)金屬催化臭氧氧化是以固體狀的金屬（金屬鹽及其氧化物）為催化劑，從而加強臭氧氧化反應(yīng)。金屬催化臭氧氧化是近幾年才發(fā)展起來的新型技術(shù)，從臭氧技術(shù)的發(fā)展來看，從一開始的堿催化劑到光催化、金屬催化臭氧化，目的就是促進(jìn)臭氧