臭氧氧化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

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1、臭氧氧化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，在處理中得到了廣泛的應(yīng)用。本文詳細(xì)論述了臭氧化技術(shù)在飲用水、工業(yè)廢水及循環(huán)冷卻水處理等方面的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，并介紹了包括生物活性炭（BAC）、臭氧一雙氧水聯(lián)用法（O3/H2O2）、光催化臭氧化法（O3/UV）等幾種先進(jìn)的復(fù)合臭氧化處理工藝。臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，可以氧化多種化合物，而且具有耗量小，反應(yīng)速度快、不產(chǎn)生污泥等優(yōu)點(diǎn)，因此被成功地應(yīng)用于飲用水、工業(yè)廢水及循環(huán)冷卻水處理工藝中，特別是近二十年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)氯消毒會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有致癌作用的三氯甲烷（T

2、HMS），而臭氧殺滅活細(xì)菌和病毒的效率要遠(yuǎn)優(yōu)于氯消毒，同時(shí)還可效地去除水中的色、臭、味、和鐵、錳等無(wú)機(jī)物質(zhì)，并能降低UV吸收值、TOC、COD及氨氮，所以臭氧氧化技術(shù)在水處理方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并由此發(fā)展出多種更有效的復(fù)合處理工藝。1、飲用水處理臭氧化技術(shù)應(yīng)用最廣泛和最成功的領(lǐng)域是飲用水處理。目前全世界的臭氧化處理廠已有近兩千家，主要分布在歐洲。臭氧在飲用水處理中的主要功能有：消毒殺菌，脫色，除嗅、味，去除鐵、錳、氧化分解有機(jī)物和絮凝作用等。在大多數(shù)水處理廠中，臭氧均是多功能的。多年的研究和

3、實(shí)踐證明，臭氧與傳統(tǒng)的氧化劑相比不僅可以避免產(chǎn)生有機(jī)氯化物，而且還具有能提高過(guò)濾速度，減少濾池?cái)?shù)量，促進(jìn)絮凝，較少絮凝池?cái)?shù)量和絮凝劑用量，延長(zhǎng)濾池使用時(shí)間，減少?zèng)_洗水耗量，提高水質(zhì)水感等優(yōu)點(diǎn)。1．1消毒殺菌臭氧在水處理中的應(yīng)用就是作為消毒劑，它對(duì)一般細(xì)菌、大腸菌、病毒等特別有效，其殺菌能力比氯系列消毒劑要強(qiáng)幾十倍到數(shù)百倍，各種常規(guī)消毒劑的殺菌能力次序?yàn)镺3>CIO:>HOCI>OCI>CI->CI->NHCI>NHCL3。當(dāng)臭氧濃度為0.01mg/1時(shí),1分鐘以下的接觸時(shí)間即可殺死純水中大腸桿菌,對(duì)

4、于飲用水,最佳的臭氧數(shù)量為1-4mg/1[1]，若要是99.9%的細(xì)菌和病毒失活則接觸時(shí)間約為10-12分鐘[2]。1．2有機(jī)物的氧化分解臭氧在理論上可以徹底氧化絕大部分有機(jī)物，但所消耗的臭氧量很大，據(jù)研究，這種O3：TOC在15：1以上[7]。因此，實(shí)際應(yīng)用中通常采用臭氧低投量法，將大分子分解為小分子，有害物分解為無(wú)害物，難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可降解物質(zhì)，在輔以其它方法，使有機(jī)物的去除更為經(jīng)濟(jì)和有效。1．3色、嗅、味的去除臭氧具有很強(qiáng)的脫色、嗅、味能力，而且可以避免加氯而產(chǎn)生氯酚等異味。目前，常用的去除

5、色、嗅、味工藝是將03與其它技術(shù)聯(lián)用，這樣既能提高處理效率又可減少臭氧的用量。據(jù)研究，同樣去除90%的C13H33O，若將臭氧與紫外光聯(lián)用，則臭氧濃度只需4mg/1[11]。1．4鐵和錳的去除由于鐵和錳較易去除，空氣即可將氧化，故單純?yōu)槿コF、錳而采用臭氧的例子很少，一般只是一種附帶效果，在實(shí)際應(yīng)用中，如用臭氧處理地下水，則鐵、錳完全氧化時(shí)與臭氧的用量出分別為0.48mgO3/mgFe和0.88mgO3/mgMn[1]。1．5助凝作用臭氧在低劑量下（0.5-1.5mg/1）可以起到良好的助凝作用，但

6、濃度過(guò)高則會(huì)使效果惡化。臭氧凝作用的機(jī)理可能有：加強(qiáng)了鋁與臭氧化的有機(jī)物之間的親和力；對(duì)有機(jī)物起聚合作用；分解金屬一有機(jī)物絡(luò)合；與藻類反應(yīng)等。在常規(guī)處理中，臭氧對(duì)明礬等有助凝劑效果，對(duì)于直接過(guò)濾法，臭氧化可以提高過(guò)濾速度。由于水中總有機(jī)碳決定了臭氧的助凝效果，所以用TOC/O3來(lái)表示臭氧的投量更合理些。2、工業(yè)廢水處理臭氧在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用也十分廣泛，常見(jiàn)的有對(duì)含酚、含氰及印染廢水處理等。臭氧能使氰絡(luò)鹽中的氰迅速分解（鐵氰絡(luò)鹽除外）。其反應(yīng)分為兩步：臭氧首先將劇毒的CN-氧化為低毒的CNO-，然

7、后再進(jìn)一步氧化為CO2和N2。含酚廢水是一種最常見(jiàn)的工業(yè)廢水，其與臭氧反應(yīng)的速度很快。酚的降解速度與臭氧投量、接觸時(shí)間及氣泡大小有關(guān)，臭氧與酚類反應(yīng)速度順序是：間苯三酚>間苯二酚>鄰苯二酚>苯酚，臭氧與酚的反應(yīng)受PH影響很大，PH越高，反應(yīng)速率越快，O3耗量越小。臭氧對(duì)除分散染料以外的所有染料廢水都有脫色能力[15]。它可以破壞這些染料的發(fā)色或助色基團(tuán)，從而達(dá)到脫色效果，但臭氧對(duì)各種有機(jī)染料的作用是不同的。3、循環(huán)冷卻水的處理近年來(lái)，由于在循環(huán)冷卻水中發(fā)現(xiàn)了一種對(duì)人體危害極大的格蘭氏陰性病原體（LD

8、B）[21]，使人們?cè)絹?lái)越關(guān)注循環(huán)冷卻水的處理工藝，70年代末，美國(guó)宇航局（NASA）[22]，進(jìn)行了大量的利用臭氧處理冷卻水的研究，證明O3是具有緩、阻、殺菌、滅藻、節(jié)水、無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn)的最佳處理藥劑，且其處理費(fèi)用要低于傳統(tǒng)方法，現(xiàn)已越來(lái)越多地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，預(yù)計(jì)其應(yīng)用前景將非常廣泛。4、復(fù)合臭氧化水處理技術(shù)盡管臭氧具有極強(qiáng)的氧化性，但也存在一定的局限性。事實(shí)上，對(duì)于某些有機(jī)物或其中同產(chǎn)物，臭氧（特別是在低濃度時(shí)）很難將其完全氧化，此時(shí)單獨(dú)使用臭氧并不是最佳的方