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科技论文

臭氧氧化技术和衍生技术

随着世界人口的快速增长和工业的日益发展,越来越多的水被污染。臭氧氧化还原点高,氧化性强,能氧化多种化合物,对生物难降解的有机物反应快,处理效果好,无污泥。随着工业技术的创新,人们发现臭氧消毒的效率远远优于氯消毒,在消毒过程中不会产生对人体有害的三氯甲烷(THMS),还能有效去除水中的色、臭、味、铁、锰等无机物质,并能降低紫外线的吸收值,TOC、COD和氨氮。因此,臭氧氧化技术在工业废水处理中被广泛应用[1]。

1臭氧的特性

臭氧是一种具有刺激性气味的浅蓝色气体。氧原子通过sp2杂化形成π键,臭氧分子形状为V形。臭氧的ORP比水处理中常用的消毒剂氯气高0.7V,它的氧化能力也远远高于氯。水中的溶解度是氧气的13倍[1]。臭氧处理后的水通常含有更多的杂质、更复杂的成分和许多有机污染物,所以臭氧在水中非常不稳定,并迅速分解成氧分子[2]。

臭氧氧氧化及其衍生工艺及其衍生工艺

臭氧氧化有机物的过程分为两种反应:直接反应和间接反应。直接反应是通过亲核反应、环加成、亲电反应的方式。间接反应是通过臭氧和水的自由基诱导反应产生HO??。HO?通过抽氢反应、电子转移和加成反应与大多数有机物发生复杂的化学反应,将部分有机物矿化为CO2和H2O。通过上述反应,废水中的大分子有机物可以被氧化成生物降解的小分子化合物,污水的COD可以在一定程度上去除,色度可以大大降低。虽然臭氧对许多有机物有氧化作用,但它对氧化物的选择是特定的,有机物的降解产物一般是羧酸化合物,如一元醛、二元醛等小分子,不能直接产生二氧化碳和水,因此COD的去除率不高。臭氧与其他工艺的结合可以更好地提高氧化率。联合用于降解废水。目前与臭氧联合使用的技术主要有:臭氧/UV、臭氧+活性炭、臭氧+超声降解、臭氧与膜联用、臭氧与生物污泥等[3]。

臭氧氧化技术和衍生技术在有机废水处理中的应用

3.1臭氧降解农药废水中国幅员辽阔,对农作物最大的危害是虫咬病。因此,对农药的需求逐年增加,由此产生的非点源污染问题也是河流水源污染的重点。非点源污染对饮用水源水质的威胁越来越大,这也成为给水水质处理的难点。虽然农药在自然水体中稳定性高,难以被生物吸收、降解和氧化剂氧化,但臭氧+光催化氧化处理工艺可以降解这类废水[4]。

3.2臭氧处理焦化废水的研究焦化废水产生于石油、煤炭的焦化和天然气的裂解过程中。随着工业化的快速发展,焦化废水的排放量日益增加,其中大部分含有多氨氮、环芳烃、吡啶、氰化物和煤焦油[5],污染物大多是难以生物降解的有毒有害物质。大量实验研究表明,臭氧处理后的焦化废水可以显著提高水质。吴玲等[6]通过实验调查了臭氧对焦化废水降解效果的影响。研究表明,对于COD100mg/L、酚500mg/L以下的焦化废水,经臭氧技术处理后,水质有了很大改善。

3.3臭氧处理垃圾渗滤液的研究垃圾渗滤液来源于垃圾填埋场的垃圾水,是一种污染性很强的高浓度有机废水,含有77种有机污染物,被列入我国环境优先控制污染物“黑名单”。臭氧氧化后,废水的生化性质(B/C)冯旭东等人研究了“生物+臭氧氧化”技术,降低了后续处理的难度,降解了垃圾渗滤液。结果表明,当臭氧流量为0.4时L/min时,废水中的COD由900mg/L降至550mg/L以下,B/C也有所改善(约0.28),其出水水质可达到我国生活垃圾填埋场污染控制二级标准。

3.4臭氧技术处理纺织印染废水。纺织印染行业排放的废水一直占工业废水排放的很大比例。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、水质变化大、色深、碱性大等特点,是一种难以处理的工业废水。印染新原料、新添加剂、新工艺的不断研发和应用,使得工业生产中排放的废水中的污染物成分越来越复杂。臭氧深度处理对降低色度和去除COD有显著作用。目前,臭氧广泛应用于印染废水处理。卢宁川等。[8]对印染废水进行臭氧处理。结果表明,臭氧对含有GBC枣红基染料的印染废水的色度和CODCR去除率可达94.4%和72.2%。

4结论与展望

臭氧氧化技术和衍生技术近年来得到了深入的研究,并广泛应用于有机废水的预处理和深度处理。然而,臭氧在难降解有机废水中的应用仍存在一些弊端,如臭氧能氧化水中的许多有机物,但臭氧与有机物的反应是有选择性的,有机物的氧化分解不够;臭氧氧化产物通常是羧酸有机物;臭氧生成成本相对较高,利用率较低,提高了臭氧氧化技术的成本。因此,研究臭氧的先进氧化技术(O3/UV、O3/H2O2、O3/活性炭等。)非常有意义。针对不同特点的难降解有机废水,未来研究的重点是选择合适的高级臭氧氧化技术,提高臭氧的利用效率和氧化能力,提高废水中污染物的去除效果。


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