臭氧在污水處理中的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上臭氧在污水處理中的應(yīng)用摘要：臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，在污水處理中備受關(guān)注。本文主要介紹了臭氧在水中的化學(xué)特性以及在污水處理中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：臭氧 強(qiáng)氧化性 污水處理Ozone Applications In Wastewater TreatmentAbstract:Ozone as a strong oxidant is more and more concerned in wastewater treatment .This article mainly introduced the chemical properties and the application of

2、 ozone in the wastewater treatment .Key words: Ozone ; strong oxidizing ; wastewater treatment.1.概述 臭氧(O3)是氧氣(O2 )的同素異形體, 由3個(gè)氧原子構(gòu)成,在常溫常壓下為一種淡藍(lán)色具有刺激性氣味的不穩(wěn)定性氣體，極易分解成氧氣。臭氧具有極強(qiáng)的氧化性，且反應(yīng)速度快，低濃度中可瞬時(shí)反應(yīng)，殺菌能力為氯的數(shù)百倍；不產(chǎn)生污泥和酚臭味，無(wú)二次污染。因此在各個(gè)方面都得到了廣泛的應(yīng)用。由于消毒效率高, 對(duì)各種病毒、細(xì)菌均有很強(qiáng)的殺滅能力, 還能除味、脫色、改善水質(zhì)。臭氧處理技術(shù)是治理環(huán)境和水質(zhì)污染的關(guān)鍵技術(shù)

3、, 是二十一世紀(jì)環(huán)境科學(xué)四大關(guān)鍵技術(shù)之一, 普遍應(yīng)用于空氣、水、物體表面的消毒以及油煙凈化等方面。而本文主要介紹臭氧在污水處理中的應(yīng)用。2. 臭氧的基本性質(zhì)2.1臭氧在水中的溶解度 臭氧的相對(duì)密度為氧的1.倍，在水中的溶解度比氧氣大倍，比空氣大倍。臭氧在水中的溶解度一樣符合亨利定律，臭氧在水中的溶解度隨著溫度的升高而降低。2.2臭氧的分解 臭氧穩(wěn)定性極差，在常溫下易自行分解為氧氣，濃度約為的臭氧，在常溫常壓的空氣中分解的半衰期為左右。臭氧在水中的分解速度比空氣中快得多，水中臭氧濃度為·時(shí)，其半衰期僅。臭氧在水中分解的半衰期與溫度及 值有關(guān)。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過(guò) 時(shí)，

4、分解非常劇烈，同時(shí) 值越高，分解也越快。2.3臭氧的強(qiáng)氧化性 臭氧顯現(xiàn)的強(qiáng)氧化性質(zhì)可用其分解反應(yīng)表示： - -··· ·· 反應(yīng)形成的自由基·及·具有很強(qiáng)的氧化能力，也是消毒過(guò)程中活化形式。 臭氧是極強(qiáng)的氧化劑，在天然元素中僅次于氟。通常在氧不能反應(yīng)的條件下，它可以和許多物質(zhì)進(jìn)行作用，比如能與許多有機(jī)物或官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，如、芳香化合物、雜環(huán)化合物、等?？捎行缢械母鞣N細(xì)菌和病毒。臭氧通過(guò)和多種有機(jī)化合物反應(yīng)，可氧化降解有機(jī)物，達(dá)到去除水中色、臭味的作用。3. 臭氧在污水處理中的應(yīng)用 對(duì)于O3 的反應(yīng)機(jī)理已經(jīng)有了很多研究報(bào)

5、道，主要是因?yàn)镺3 的分解產(chǎn)物是一些分子態(tài)氧和具有高度活性的自由基HO2·、OH·、H·等，它們的高度活性在水處理中被用于殺菌消毒、破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)等等，副產(chǎn)物無(wú)毒，基本無(wú)二次污染，有著許多別的氧化劑無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。O3直接參與的反應(yīng)稱D 反應(yīng)，此類反應(yīng)速度慢，而且具有選擇性，是去除水中有機(jī)物的主要反應(yīng)；O3分解產(chǎn)生自由基的反應(yīng)稱為R 反應(yīng)，此類反應(yīng)速度快，選擇性差。3.1 臭氧氧化用于消毒 O3屬于溶菌劑，用于殺菌消毒可以達(dá)到徹底、永久地消滅物體內(nèi)部所有微生物。原理是利用O3 能破壞或溶解微生物的細(xì)胞壁，迅速地?cái)U(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)部，氧化破壞細(xì)胞內(nèi)酶，使細(xì)胞發(fā)生通透性畸變

6、導(dǎo)致其溶解死亡。研究指出，O3 的消毒作用是瞬時(shí)徹底的。與傳統(tǒng)的Cl2 相比，O3殺菌能力是其6003000 倍，且pH 值的變化范圍較大，投加量少。O3 的投加量一般是Cl2 所能達(dá)到同樣效果的投加量的0.6 倍，平均投加量為1mg/L，并能保證一定的剩余濃度0.6mg/L。雖然有研究表明剩余O3對(duì)水生生物有影響，但由于其在水中半衰期短，容易分解，不會(huì)對(duì)受納水體生物造成重大影響。目前，臭氧是加藥消毒法中最有效的消毒劑。在二級(jí)水處理中，由于臭氧的殺菌作用比氯快1530倍, 因此，它可替代氯當(dāng)消毒劑，以防止處理出水中形成致癌性的（如氯仿、嗅二氯烷、二嗅氯烷等），避免因原水水質(zhì)惡化而需加大氯量造成

7、的二次污染如氯酚味問(wèn)題。而在滅活病毒方面, 由于臭氧的高氧化電位和容易通過(guò)微生物細(xì)胞膜擴(kuò)散, 所以臭氧能氧化微生物細(xì)胞的有機(jī)物或破壞有機(jī)體鏈狀結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致細(xì)胞死亡, 因此臭氧對(duì)病毒、芽孢等具有強(qiáng)大的殺傷力, 而氯對(duì)病毒作用很小或不起作用。用臭氧消毒時(shí)對(duì)細(xì)菌的滅活率都在95% 以上, 所以經(jīng)臭氧消毒過(guò)的水, 其中的病毒實(shí)際上已完全失去了活力。3.2 臭氧氧化用于去除水中雜質(zhì)利用O3 去除水中有機(jī)物時(shí)，一般將其用作預(yù)氧化劑，它能部分氧化有機(jī)物中分子量小的中間產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)表明，O3 氧化使分子量大于105 的有機(jī)物減少，但卻增加分子量在10003000 的有機(jī)物的量。這樣就提高了后續(xù)裝置中的生物活性，有

8、利于有機(jī)物質(zhì)的去除?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的工藝為：O3(預(yù)處理)+生物活性濾池。研究表明，此工藝比普通的活性炭工藝的去除COD(去除率高達(dá)68%)更有效。O3也能去除水中氨氮：在高pH(910)下誘發(fā)臭氧產(chǎn)生強(qiáng)氧化能力的OH·來(lái)氧化廢水中的氨氮，此種方法可運(yùn)用于高氨氮廢水(垃圾滲濾液) 處理，也可用于污水的深度處理中。3.3 臭氧氧化去除水中的一般化學(xué)物質(zhì) 臭氧的強(qiáng)氧化性能將水中的和氧化成、和，除鐵錳效果穩(wěn)定。臭氧可氧化去除污水中的硫化物，其氧化產(chǎn)物是一系列含氧酸根，最終為硫酸根臭氧與氰化物反應(yīng)，產(chǎn)生氰酸根，最終水解生成二氧化碳和二氧化氮。臭氧對(duì)硫化物和氰化物的去除率在條件適當(dāng)時(shí)可達(dá)以

9、上。3.4 臭氧氧化處理剩余污泥在污水處理廠的剩余污泥中投加O3，使其與泥中生物接觸，從而破壞微生物的細(xì)胞膜，使污泥成為容易分解的生物污泥。Yasui H 和Nakamura K 等研究了向剩余污泥中投加O3，此技術(shù)提高污泥的可生物降解性，幾乎能夠完全去除剩余污泥，而且并不影響整個(gè)工藝中處理水的水質(zhì)。除此之外，他們的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，非連續(xù)臭氧氧化比連續(xù)的投加能得到更好的效果，而且大量節(jié)省了臭氧的投加量。在獲得同樣的處理效果前提下，非連續(xù)投加量只是連續(xù)投加量的30%左右。利用臭氧進(jìn)行剩余污泥處理是一種行之有效而且節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的新工藝，有著良好的前景。3.5臭氧用于脫色除臭污水中有色、臭味主要是含有

10、雙鍵和單鍵交替排列的有色基團(tuán)化合物，一般由含有或苯環(huán)的物質(zhì)及金屬離子等引起的。臭氧可以與作用，使雙建斷裂，形成酮、醛和酸，從而去除水中顏色，同時(shí)可以氧化鐵、錳等無(wú)機(jī)成色離子。有報(bào)道表明，臭氧投加量為·時(shí)，可以將水中色度由度降到度左右。臭氧通過(guò)破壞藻類的代謝過(guò)程可去除因藻類的代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的臭味。4.結(jié)語(yǔ) 臭氧不僅有很好的快速殺菌、消毒性質(zhì)，而且具有極高的氧化有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物的氧化力，它發(fā)生的反應(yīng)完全、速度快，可去除其他水處理工藝難以去除的物質(zhì)且不會(huì)造成二次污染。但遺憾的是，使用臭氧處理污水不可避免的存在一些問(wèn)題: 一是臭氧的利用效率不高, 加上臭氧的生產(chǎn)成本高, 導(dǎo)致臭氧處理的費(fèi)用較高; 二是臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)具有較強(qiáng)的選擇性, 對(duì)微污染飲用水的礦化度很低, 并且在處理一些難降解有機(jī)物時(shí)也有一定的限制。三是臭氧氧化很難將水中的有機(jī)污染物徹底無(wú)機(jī)化, 主要以中間產(chǎn)物的形式存在于水中。