臭氧在污水處理中的應用

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上臭氧在污水處理中的應用摘要：臭氧作為一種強氧化劑，在污水處理中備受關注。本文主要介紹了臭氧在水中的化學特性以及在污水處理中的應用。關鍵詞：臭氧 強氧化性 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個氧原子構成,在常溫常壓下為一種淡藍色具有刺激性氣味的不穩(wěn)定性氣體，極易分解成氧氣。臭氧具有極強的氧化性，且反應速度快，低濃度中可瞬時反應，殺菌能力為氯的數(shù)百倍；不產生污泥和酚臭味，無二次污染。因此在各個方面都得到了廣泛的應用。由于消毒效率高, 對各種病毒、細菌均有很強的殺滅能力, 還能除味、脫色、改善水質。臭氧處理技術是治理環(huán)境和水質污染的關鍵技術

3、, 是二十一世紀環(huán)境科學四大關鍵技術之一, 普遍應用于空氣、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用。2. 臭氧的基本性質2.1臭氧在水中的溶解度 臭氧的相對密度為氧的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，其半衰期僅。臭氧在水中分解的半衰期與溫度及 值有關。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過 時，

4、分解非常劇烈，同時 值越高，分解也越快。2.3臭氧的強氧化性 臭氧顯現(xiàn)的強氧化性質可用其分解反應表示： - -··· ·· 反應形成的自由基·及·具有很強的氧化能力，也是消毒過程中活化形式。 臭氧是極強的氧化劑，在天然元素中僅次于氟。通常在氧不能反應的條件下，它可以和許多物質進行作用，比如能與許多有機物或官能團發(fā)生反應，如、芳香化合物、雜環(huán)化合物、等。可有效殺滅水中的各種細菌和病毒。臭氧通過和多種有機化合物反應，可氧化降解有機物，達到去除水中色、臭味的作用。3. 臭氧在污水處理中的應用 對于O3 的反應機理已經有了很多研究報

5、道，主要是因為O3 的分解產物是一些分子態(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、破壞有機物結構等等，副產物無毒，基本無二次污染，有著許多別的氧化劑無法比擬的優(yōu)點。O3直接參與的反應稱D 反應，此類反應速度慢，而且具有選擇性，是去除水中有機物的主要反應；O3分解產生自由基的反應稱為R 反應，此類反應速度快，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到徹底、永久地消滅物體內部所有微生物。原理是利用O3 能破壞或溶解微生物的細胞壁，迅速地擴散到細胞內部，氧化破壞細胞內酶，使細胞發(fā)生通透性畸變

6、導致其溶解死亡。研究指出，O3 的消毒作用是瞬時徹底的。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對水生生物有影響，但由于其在水中半衰期短，容易分解，不會對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），避免因原水水質惡化而需加大氯量造成

7、的二次污染如氯酚味問題。而在滅活病毒方面, 由于臭氧的高氧化電位和容易通過微生物細胞膜擴散, 所以臭氧能氧化微生物細胞的有機物或破壞有機體鏈狀結構而導致細胞死亡, 因此臭氧對病毒、芽孢等具有強大的殺傷力, 而氯對病毒作用很小或不起作用。用臭氧消毒時對細菌的滅活率都在95% 以上, 所以經臭氧消毒過的水, 其中的病毒實際上已完全失去了活力。3.2 臭氧氧化用于去除水中雜質利用O3 去除水中有機物時，一般將其用作預氧化劑，它能部分氧化有機物中分子量小的中間產物。實驗表明，O3 氧化使分子量大于105 的有機物減少，但卻增加分子量在10003000 的有機物的量。這樣就提高了后續(xù)裝置中的生物活性，有

8、利于有機物質的去除。現(xiàn)在國內外廣泛應用的工藝為：O3(預處理)+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68%)更有效。O3也能去除水中氨氮：在高pH(910)下誘發(fā)臭氧產生強氧化能力的OH·來氧化廢水中的氨氮，此種方法可運用于高氨氮廢水(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物質 臭氧的強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，其氧化產物是一系列含氧酸根，最終為硫酸根臭氧與氰化物反應，產生氰酸根，最終水解生成二氧化碳和二氧化氮。臭氧對硫化物和氰化物的去除率在條件適當時可達以

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，而且并不影響整個工藝中處理水的水質。除此之外，他們的實驗研究發(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。利用臭氧進行剩余污泥處理是一種行之有效而且節(jié)省運行費用的新工藝，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化合物，一般由含有或苯環(huán)的物質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，同時可以氧化鐵、錳等無機成色離子。有報道表明，臭氧投加量為·時，可以將水中色度由度降到度左右。臭氧通過破壞藻類的代謝過程可去除因藻類的代謝產物產生的臭味。4.結語 臭氧不僅有很好的快速殺菌、消毒性質，而且具有極高的氧化有機和無機化合物的氧化力，它發(fā)生的反應完全、速度快，可去除其他水處理工藝難以去除的物質且不會造成二次污染。但遺憾的是，使用臭氧處理污水不可避免的存在一些問題: 一是臭氧的利用效率不高, 加上臭氧的生產成本高, 導致臭氧處理的費用較高; 二是臭氧與有機物的反應具有較強的選擇性, 對微污染飲用水的礦化度很低, 并且在處理一些難降解有機物時也有一定的限制。三是臭氧氧化很難將水中的有機污染物徹底無機化, 主要以中間產物的形式存在于水中。