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污水处理技术篇:臭氧氧化技术在水处理中的应用

臭氧是一种发现较早的物质,具有较强的氧化性和可消毒性,但由于价格高于普遍使用的氯氧化剂,所以没有被广泛使用。随着人们发现氯具有对味道的破坏,氯酚、氯胺的产生,以及产生高挥发性卤代烃等缺点,臭氧又有了被得以使用的新空间。人们发展了臭氧生产技术,寻找到了新的工艺流程。同时,臭氧的应用领域、化学性质以及反应物也得到进一步的研究。

1、臭氧氧化技术的发展及特点

臭氧具有很强的氧化性,可以氧化多种化合物,因此,臭氧氧化技术在水处理中被广泛应用。

臭氧氧化技术具有如下特点:

(1)臭氧不仅有很好的快速杀菌、消毒性质,而且具有极高的氧化有机和无机化合物的氧化力,可去除其它水处理工艺难以去除的物质。

(2)臭氧的反应完全、速度快,从而可以减小构筑物体积。

(3)剩余臭氧会迅速转化为氧气,能增加水中溶解氧,效率高,不产生污泥,不造成二次污染。

(4)在提高净化效果、杀菌、消毒的同时,可除嗅、除味。

(5)制备臭氧用的电和空气不必储存和运输,臭氧化装置占地小,运行操作管理简单,特别适用干原有水厂的提高水质和水量。

2、臭氧联合技术

臭氧联合技术比较多,一般可分为以下几种:臭氧超声波法、臭氧活性污泥法、臭氧膜处理法、臭氧混凝法、臭氧生物活性炭吸附法。这些方法对不同的废水各有优缺点,因此根据废水中难降解物质和有毒物质的不同而选用不同的工艺才能达到较好的效果。下面简单介绍臭氧超声波法和臭氧生物活性炭吸附法。

2.1臭氧/超声波法

超声波能有效地降解废水中的难降解有机污染物,将超声波与臭氧进行联合使用,可以提高降解有机物的效率,降低运行成本。在l976 年,DAHI就已经发现超声波能够强化处理臭氧废水过程,他利用20kHz 超声波强化臭氧氧化处理生物污水处理厂的出水时发现,这种技术可减少50%的臭氧投加量。

2.2 臭氧/生物活性炭吸附法

臭氧生物活性炭工艺(O3 - BAC)是将臭氧化学氧化和活性炭物理、化学吸附以及生物氧化降解技术合为一体的工艺。该工艺具有处理费用低、有机物去除效率高、效果稳定等特点。

原水经过臭氧氧化,可以将大分子有机物分解成小分子有机物,提高有机物的可生化性并提供充足的氧气,从而使这些有机物更易被活性炭吸附,被吸附的有机物又为维持炭床中微生物的生命活动提供了营养;同时,由于供氧充分,好气微生物在活性炭表面上繁殖生长成生物膜,来降解吸附的小分子有机物。这就使得炭床上活性炭吸附和微生物降解同时进行,从而大大延长了活性炭的工作周期和效率。

3、臭氧联合技术在工业废水处理中的应用

3.1 医药废水的处理

大多医药废水COD 较高、可生化性差,单纯靠物理化学方法处理成本高不经济,普通的生化处理又根本行不通,所以可以先用臭氧预处理,主要是为了提高废水的可生化性,为后续生物处理降低难度,同时降低COD。

3.2 对印染废水的处理

印染废水对环境的污染很严重,其水量大、水质波动大、污染物成分复杂且含量高,色度、化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)均较高,是国内外难处理的工业废水之一。臭氧氧化技术是利用臭氧分子反应选择性强,能与含双键的染料直接发生加成反应,使染料开环脱色,并提高废水的可生化性。此外,臭氧在紫外线(UV)作用下,转化为˙OH等强氧化性物质,与有机物反应,使染料的发色基团中的不饱和键断裂,生成相对分子质量小、无色的有机酸、醛等,达到脱色和降解有机物的目的。利用O3/UV 氧化与常规生化组合,先利用生化法将可生化有机物大部分去除,剩余不可生化污染物用O3/UV 氧化,以降低臭氧的消耗及处理成本,提高出水水质。

3.3 对含酚废水的处理

含酚废水是比较普遍且危害性很严重的工业废水之一,酚是一种公认的致癌、致畸、致变的“三致” 物质,处理工业含酚废水已是工业废水方面急待解决的问题之一。研究表明,对于含酚量为227mg/L,pH 值为7.3-7.6,水温为13-40C的焦化厂废水,经过臭氧氧化处理后,水中的含酚量降低了98%。

3.4 对垃圾渗滤液的处理

垃圾渗滤液是一种污染性极强的高污染物含量有机废水,其中有机污染物高达77种,其中促癌物、辅致癌物5 种,被列入我国环境优先控制污染物“ 黑名单”。并且垃圾渗滤液对周边环境、填埋场土层及地下水都会造成极大的污染。冯旭东等人采用生物- 臭氧氧化技术对垃圾渗滤液进行处理研究,实验表明,经臭氧氧化后,可以有效降低垃圾渗滤液生物处理出水的CODOF 值;垃圾渗滤液生物处理出水臭氧氧化后,其生物降解性随氧化时间的增加存在极值,结合处理的经济性可以采用生物- 臭氧- 生物的联合技术处理垃圾渗滤液。

4、臭氧技术的发展现状及趋势

(1)随着臭氧技术在水处理方面的广泛应用,人们认识到,臭氧技术的关键在于它与水中污染物的反应机理,这方面目前尚未有明确的定论,仍在进一步研究当中。

(2)臭氧的产生效率与电源的频率呈正向增长关系,提高臭氧发生电源频率一直是研究的重要方向。目前国际标准型臭氧发生器产品,电源频率最高为20 kHz 左右。

(3)由于臭氧的强氧化性、强腐蚀性及有毒性,所以处理工艺元件的材料必须用高耐腐蚀抗氧化材料,这就使得臭氧处理成本增高,不利于臭氧技术的广泛推广,因此如何降低臭氧处理技术的成本成为目前臭氧技术研究的主要工作之一。

(4)目前臭氧发生器的发展趋势是体积越来越小,能耗越来越低,电能转化率越来越高,产率越来越高,其控制的自动化程度越来越高,臭氧应用越来越广,同时产业发展也加快。