技術(shù)文章
臭氧氧化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用
閱讀:982 發(fā)布時間:2021-2-25一睹晒、前言
水資源匱乏、水體污染嚴(yán)重是目前世界普遍面臨的倆大難題括细。如何節(jié)省水資源的消耗伪很、如何減少污染物的排放、如何更大限度的污水再生是很多人正在思考和解決的問題奋单。
二锉试、臭氧的特性
1、強氧化性
臭氧的氧化能力幾乎是目前所知氧化劑中Z強的辱匿。同時臭氧在水中的分解速度很快键痛,在含有雜質(zhì)的水溶液中能迅速回復(fù)到氧氣的狀態(tài),其衰期為5-30min匾七,若水溫接近0℃時能更穩(wěn)定些絮短。另外還有研究表明,臭氧在水中的分解速度隨水溫和pH值的提高而加快污涤,由于臭氧具有強氧化性饶饿,因此能與除了金、鉑外的所有金屬發(fā)生反應(yīng)狰娱,能氧化許多有機物湘涉。
2、易分解性
臭氧的化學(xué)性質(zhì)比較活躍劈耽,在常溫下就可以分解為氧氣若棒,并在分解的過程中釋放出284Kj/mol的熱量,具體用化學(xué)式來表示就是:2O3=3O2
臭氧在空氣中的分解速度跟溫度和臭氧自身的濃度有關(guān)拆楣,研究證明:當(dāng)外在空間的溫度越高的唆、臭氧的濃度越大,其分解的速度也就越快浅仑,而臭氧在水中分解的速度是跟水溫與酸堿度(pH)有關(guān)求瞎,水溫越高時臭氧的分解速度越高,而pH值越高屿扮,也就是水的堿性越強使睦作,臭氧的分解也就越快。
3叹放、強腐蝕性
由于臭氧具有很高的氧化性饰恕,所以除了鉑和金以外,臭氧幾乎可以氧化在空氣中的所有金屬井仰,所以這也體現(xiàn)了臭氧的腐蝕性懂盐。而且臭氧對非金屬材料也有強烈的腐蝕作用褥赊「獾担基于這種原因莉恼,在實際的生產(chǎn)中常使用25%的鉻鐵合金來制造臭氧發(fā)生設(shè)備,而且在發(fā)生設(shè)備和計量設(shè)備中速那,不能用普遍的橡膠作密封材料俐银,必須采用耐腐蝕的硅膠或者耐酸橡膠。
三端仰、臭氧的作用
基于以上臭氧的特性——在污水處理及再生水領(lǐng)域我們可以利用臭氧技術(shù)實現(xiàn)以下目標(biāo):
1捶惜、臭氧消毒
1.1臭氧消毒的機理
臭氧在水中滅菌有兩種方式:一種是臭氧直接作用于細(xì)菌的細(xì)胞壁,將其破壞并導(dǎo)致細(xì)胞的死亡;另一種是臭氧在水中分解時釋放出自由基態(tài)氧荔烧。自由基態(tài)氧具有強氧化能力吱七,可以穿透細(xì)胞壁,氧化分解細(xì)菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶社殉,也可以直接與細(xì)菌陷龟、病毒發(fā)生作用,破壞其細(xì)胞器和核糖核酸扑认、分解DNA逻事、RNA、蛋白質(zhì)犯舆、脂質(zhì)類和多糖等大分子聚合物畜溺,使細(xì)菌的物質(zhì)代謝和繁殖過程遭到破壞。還可以滲透細(xì)胞膜組織壮僵,侵入細(xì)胞膜內(nèi)作用于外膜脂蛋白和內(nèi)部的脂多糖理章,促進細(xì)胞的溶解死亡,并且將死亡菌體內(nèi)的遺傳基因清腌、寄生菌種厂均、寄生病毒粒子、噬菌體幸亭、支原體及熱原(細(xì)菌病毒代謝產(chǎn)物仗扬、內(nèi)毒素)等溶解變性滅亡。也有學(xué)者認(rèn)為:臭氧作用于細(xì)胞的表面蕾额,改變了細(xì)胞膜的滲透特性早芭,終導(dǎo)致細(xì)胞組分泄露到中間介質(zhì)中。
臭氧對細(xì)菌的滅活反應(yīng)總是進行得很迅速诅蝶。與其他殺菌劑不同的是:臭氧能與細(xì)菌細(xì)胞壁脂類雙鍵反應(yīng)退个,穿入菌體內(nèi)部,作用于蛋白和脂多糖调炬,改變細(xì)胞的通透性语盈,從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡舱馅。臭氧還作用于細(xì)胞內(nèi)的核物質(zhì),如核酸中的嘌呤和嘧啶破壞DNA刀荒。臭氧對病毒的作用首先是作用于病毒衣體殼蛋白的四條多肽鏈代嗤,并使RNA受到損傷,特別是形成蛋白質(zhì)缠借。噬菌體被臭氧氧化后干毅,電鏡觀察可見其表皮被破碎成許多碎片,從中釋放出許多核糖核酸泼返,干擾其吸附到寄存體上等盏,臭氧殺菌*。
1.2影響臭氧消毒的因素
臭氧在用于飲用水消毒時具有*的殺菌效率沥卦,但在污水消毒時往往需要較大的臭氧投加量和較長的接觸時間缩睛。影響消毒效果的主要因素總結(jié)如下。
1.2.1原水pH的影響辩钢,通過動力學(xué)實驗辉召,在固定氣體流量(Q=10L/h)的條件下,考查了在不同pH值時,臭氧對實驗用水的消毒效果吹兴。以pH=6.7和pH=8.0時為例骑枯。實驗結(jié)果表明:時間相同的條件下,在水質(zhì)呈酸性時臭氧的存在時間要長于水質(zhì)偏堿性時的存在時間施揪,故水質(zhì)顯酸性時的消毒效果優(yōu)于堿性條件下的消毒效果涡税。
1.2.2水中其他物質(zhì)的影響,主要是水中含COD交某、NO2-N醇锌、懸浮固體、色度等麻诀,這些物質(zhì)會消耗水中的臭氧痕寓。有時還出現(xiàn)污水臭氧消毒后COD增加的現(xiàn)象,這主要是因為臭氧將水中難降解的惰性物質(zhì)氧化為小分子物質(zhì)或者將一些環(huán)狀有機物開環(huán)蝇闭,從而提高了原BDOC呻率,在臭氧消毒之前對原水進行預(yù)處理,盡量*的去除有機物是十分必要的呻引。
1.2.3臭氧投加量和剩余臭氧量的影響礼仗,不同水質(zhì)所需的臭氧投加量不同,臭氧的投加劑量越大逻悠、接觸時間越長元践,出水水質(zhì)越好。MPetala對普通活性污泥法二級出水進行深度處理,再經(jīng)臭氧消毒后出水達(dá)到美國EPA回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)单旁。
1.2.4臭氧接觸方式的影響沪羔,臭氧在水中分解迅速,根據(jù)氣液傳質(zhì)原理象浑,增加臭氧的傳質(zhì)效率可提高臭氧的利用率蔫饰,因此選用不同的投加方式,臭氧的利用率不同庸灶。
2腐熊、臭氧技術(shù)在污水處理中的脫色作用
臭氧的強氧化性也可用于降低BOD、COD窘携、脫色、除臭查新、除味杀终、殺藻,除鐵批先、錳息聪、氰、酚等囤胯。目前臭氧氧化法主要用于印染廢水處理等员研。其中以脫色應(yīng)用由為重要。
按照國家2003年7月1日正式實施的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)4.1.2.1款規(guī)定蚪缚,當(dāng)污水處理廠出水作為城鎮(zhèn)景觀用水和一般回用水等用途時阶质,污水處理廠出水水質(zhì)執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn),色度≤30米苹。要求對再生水進行脫色糕伐、除嗅、滅菌處理蘸嘶。
臭氧對水體中的著色有機物具有氧化分解作用微量的臭氧就能起到良好的效果良瞧。著色有機物一般是具有不飽和鍵的多環(huán)有機物,用臭氧進行處理時能夠打開不飽和化學(xué)鍵训唱,使分子斷鍵褥蚯,從而使水變清。