臭氧法水處理及其應(yīng)用

1、臭氧法水處理及其應(yīng)用臭氧的基本知識臭氧產(chǎn)生的機理臭氧與水的接觸臭氧技術(shù)的應(yīng)用1一、臭氧的基本知識1、什么是臭氧？ 臭氧又稱富氧、三子氧、超氧。雷電過後，有時人們可以聞到它的氣味。臭氧在常溫下可以自行還原為氧氣。臭氧是氧的同素異形體，分子式為O3，是一種較為不穩(wěn)定的、活潑的氣體。大氣中少量的臭氧可在某些自然和人為的條件下產(chǎn)生，包括：閃電，日光對煙霧成分的作用，有故障的電燈開關(guān)和電機刷，高壓輸電線路，復(fù)印機，核輻射，紫外燈以及水電解等等。2、臭氧的性質(zhì) 在常溫下，臭氧為藍色氣體，不過在常溫下，藍色并不明顯，除非是相當(dāng)厚的氣體。2 臭氧略溶于水，標準壓力和溫度下STP)，其溶解度比氧大13倍，比空氣

2、大25倍。 臭氧的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，在空氣和水中都會慢慢分解成氧氣，由于分解時放出大量熱量故當(dāng)其含量在25以上時，很容易爆炸，但一般臭氧化空氣中臭氧的含量很難超過10在臭氧用于飲用水處理的較長歷史過程中，還沒有一例關(guān)于臭氧爆炸的事例。 為了提高臭氧利用率，水處理過程中要求臭氧分解得慢一些而為了減輕臭氧對環(huán)境的污染，則要求處理后尾氣中的臭氧分解得快一些。3臭氧的氧化能力 臭氧的氧化性極強，其氧化還原電位僅次于氟，在其應(yīng)用中主要應(yīng)用這一特性。臭氧的標準電極電位除比氟低之外，比氧、氯、二氧化氯及高錳酸鉀等氧化劑都高。說明臭氧是常用氧化劑中氧化能力最強的。同時，臭氧反應(yīng)后的生成物是氧氣，所以臭氧是高效

3、的無二次污染的氧化劑。456二、臭氧產(chǎn)生的機理： 目前生產(chǎn)臭氧的方法大致有：無聲放電法、核輻射法、紫外線法、等離子體射流法和電解法等。工業(yè)上大量的臭氧是用專門設(shè)計的電暈放電方法制造的。 電暈放電法(無聲放電或輝光發(fā)電法)就是一種干燥的含氧氣體流過電暈放電區(qū)產(chǎn)生臭氧的方法，常用的原料氣體有：氧氣、空氣以及含氧混合氣體。7 下圖是一種典型電暈放電，由充滿氣體的間隙和一塊介電體分開的兩塊金屬扳電極組成。在對電極施加高電壓，同時，含氧氣體從放電間隙流過。輸入到電暈中的大部分電能，主要是以熱的形式被散失較小部分轉(zhuǎn)化為光、聲、化學(xué)等能量。8三、臭氧與水的接觸9臭氧化法水處理站平面布置必須考慮到臭氧制造和利

4、用的工藝操作順序，臭氧化氣的毒性及其不穩(wěn)定性。臭氧化法水處理裝置常根據(jù)其不同的功能分組進行布置：空氣壓縮和空氣處理部分，臭氧制造部分，供電部分和水臭氧接觸裝置部分。每一部分最好有自己單獨房間。這樣的分組布置使得將有可能出現(xiàn)危害性的臭氧高濃度的房間分離開來。各組房間相對位置雖無一定要求，但應(yīng)注意到臭氧的毒性和不穩(wěn)定性，即臭氧制造間與臭氧接觸裝置間應(yīng)緊密相連(為了縮短輸氣管路)。臭氧氧化系統(tǒng)的組成和平面布置10四、臭氧技術(shù)的應(yīng)用 臭氧作為一種強氧化劑、消毒劑、精制劑、催化劑等被廣泛應(yīng)用于石油、化工、紡織、食品、制藥及香料等部門。1905年起臭氧開始用于水處理，現(xiàn)在世界上已有3000余個水場使用臭氧

5、處理水，它可以解決飲用水的一些質(zhì)量問題。目前，日本及歐美的大部分國家已把臭氧技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療器械、餐具殺菌等。臭氧作為氧化劑在紡織、印染、造紙、除臭脫色、漂白、老化技術(shù)處理、生物工程等領(lǐng)域中亦在逐步得到應(yīng)用。臭氧的最大特點是氣體，并具有較強的氧化能力。它的氧化能力僅次于氟而高于氯，效率高而無有害殘留物，因而具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。11 臭氧具有極強的氧化能力，因此具極強的殺菌作用、脫色、脫臭、脫味作用及分解作用。 殺菌可用于：上、下水，游泳池水，飲料水等的殺菌消毒；食品貯藏室內(nèi)殺菌消毒；醫(yī)院、學(xué)校、幼兒園、辦公室、食品加工廠、制藥廠等空氣凈化；器具類殺菌消毒，醫(yī)院污水、生活污水的殺菌消毒等等。 脫色

6、、脫臭、脫昧作用可用于：糞便處理、給排水的脫色除味、養(yǎng)殖場除臭等，下道水的凈化脫臭。 氧化：無機物的氧化，水中陳鐵、錳，含氰廢水的處理，礦石處理等。有機物氧化分解，工業(yè)廢水處理，微污染水處理，COD消除等，表面活性化，表面改性(炭黑表面改性，纖維表面改性、塑料表面改性)，香料的合成，改變構(gòu)造等。內(nèi)燃機燃燒劑，火箭氧化劉等。121、二次加壓給水臭氧消毒系統(tǒng)臭氧技術(shù)在水處理中應(yīng)用13142、中水回用 建設(shè)部城市中水設(shè)施管理暫行辦法中將中水定義為：部分生活優(yōu)質(zhì)雜排水經(jīng)處理凈化后達到生活雜用水水指標（CJ25.1-89）,可以在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水。中水其實就是再生水，之所以叫中水，是沿用了日

7、本的說法，通常人們把自來水叫做上水，把污水叫做下水，而中水的水質(zhì)介于上水和下水之間，故名中水。153、礦泉水生產(chǎn)工藝中16自來水等飲用水在我國目前普遍使用氯劑消毒。而使用氯法有嚴重的二次污染問題存在。1973年起，荷蘭、加拿大、美國等國相繼發(fā)現(xiàn)用氯消毒後的自來水中會產(chǎn)生鹵代有機物（氯仿、氯胺等），經(jīng)動物實驗證明有致癌危險。況且氯消毒易受溫度和PH值影響。馀氯還會影響飲用水的口感，特別對於飲料用水，馀氯會使碳酸飲料等飲料制品產(chǎn)生氯的臭味。采用紫外消毒時，不同的對像菌致死所需的照射能量差異較大，另一方面原水水質(zhì)對紫外殺菌效果也有影響，紫外線因在水中的穿透能力有限而難以達到理想效果。而且紫外消毒不能

8、像馀氯那樣維持消毒效果。臭氧具有比氯更強的氧化消毒能力，不但可以較徹底地殺菌消毒，而且可以降解水中含有的有害成分和去除重金屬離子以及多種有機物等雜質(zhì)，如鐵、錳、硫化物、苯、酚、有機磷、有機氯、氰化物等，還可以使水除臭脫色，從而達到凈化水的目的。臭氧適應(yīng)能力強，受水溫、PH值影響較小。臭氧適應(yīng)范圍廣，不受菌種限制，殺菌效果比氯消毒和紫外消毒效果好。與氯不同的是殘余臭氧可以自行分解為氧氣，不會產(chǎn)生二次污染。臭氧處理後的水無色無臭，口感好，能改善飲用水品質(zhì)。故此，為了提高瓶裝飲用水的質(zhì)量和延長保質(zhì)期，國際瓶裝水協(xié)會（IBWA）建議采用臭氧處理。在臭氧處理前，瓶裝水一般用反滲透、納濾、超濾去除天然水中

9、99%的有機物，降低臭氧的用量。17 游泳者身體與池水直接接觸，池水會進入人嘴內(nèi)，如果池水不衛(wèi)生，會引起眼、耳、鼻、喉、皮膚和消化器官等疾病。嚴重者會引起傷寒、霍亂、梅毒、赤痢等病的傳染。同時池水還會受到游泳者自身所帶細菌的污染，故必須設(shè)置池水消毒殺菌裝置。傳統(tǒng)的消毒方法有氯化消毒、臭氧消毒、照射消毒和碘化消毒。當(dāng)今常用的消毒方法通常為前兩者即氯化消毒和臭氧消毒。氯化消毒常規(guī)消毒劑有氯（通常為液氯）、次氯酸鈉、二氧化氯、氯胺、漂白粉、漂白精和氯片等。氯化消毒的特點是：1） 殺菌效果好；2）有持續(xù)消毒功能。 缺點是：1） 有氣味并對眼和呼吸道有刺激作用；2） 對池子結(jié)構(gòu)、設(shè)備和管道有腐蝕作用；操

10、作管理水平要求高，否則會發(fā)生安全事故；3） 長期與池水接觸會使人的頭發(fā)變色發(fā)黃，影響美觀；4） 最為嚴重的、幾乎公認的是，氯化消毒的氧化過程中產(chǎn)生的氯的衍生物可能是致癌物質(zhì)，在談癌色變的今天，尤其令人畏懼。宜謹慎用之。4、游泳池水處理18臭氧消毒的特點：1）反應(yīng)快、投量少，臭氧能迅速殺滅擴散在水中的細菌、芽孢、病毒且在很低的濃度時既有殺菌滅活作用； 2）適應(yīng)能力強，在PH5.6-9.8，水溫0-37的范圍內(nèi)，對臭氧的消毒性能影響很?。?）在水中不產(chǎn)生持久性殘馀，無二次污染；4）臭氧的半衰期很短，僅二十分鐘；5）能破壞水中有機物，改善水的物理性質(zhì)和器官感覺，進行脫色和去嗅去味作用，使水呈蔚藍色，而又不改變水的自然性質(zhì)。臭氧消毒的缺點：1） 因臭氧不易溶於水中，且不穩(wěn)定，故其無持續(xù)消毒功