污水處理技術(shù)篇：臭氧氧化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

　介紹臭氧氧化技術(shù)的發(fā)展和特點，論述了臭氧聯(lián)合技術(shù)及其在處理工業(yè)污水中的應(yīng)用，并概述了臭氧氧化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。

臭氧是一種發(fā)現(xiàn)較早的物質(zhì)，具有較強的氧化性和可消毒性，但由于價格高于普遍使用的氯氧化劑，所以沒有被廣泛使用。隨著人們發(fā)現(xiàn)氯具有對味道的破壞，氯酚、氯胺的產(chǎn)生，以及產(chǎn)生高揮發(fā)性鹵代烴等缺點，臭氧又有了被得以使用的新空間。人們發(fā)展了臭氧生產(chǎn)技術(shù)，尋找到了新的工藝流程。同時，臭氧的應(yīng)用域、化學性質(zhì)以及反應(yīng)物也得到進一步的研究。


1、臭氧氧化技術(shù)的發(fā)展及特點


臭氧具有很強的氧化性，可以氧化多種化合物，因此，臭氧氧化技術(shù)在水處理中被廣泛應(yīng)用。


臭氧氧化技術(shù)具有如下特點：


(1)臭氧不僅有很好的快速殺菌、消毒性質(zhì)，而且具有極高的氧化有機和無機化合物的氧化力，可去除其它水處理工藝難以去除的物質(zhì)。


(2)臭氧的反應(yīng)完全、速度快，從而可以減小構(gòu)筑物體積。


(3)剩余臭氧會迅速轉(zhuǎn)化為氧氣，能增加水中溶解氧，效率高，不產(chǎn)生污泥，不造成二次污染。


(4)在提高凈化效果、殺菌、消毒的同時，可除嗅、除味。


(5)制備臭氧用的電和空氣不必儲存和運輸，臭氧化裝置占地小，運行操作管理簡單，特別適用干原有水廠的提高水質(zhì)和水量。


2、臭氧聯(lián)合技術(shù)


臭氧聯(lián)合技術(shù)比較多，一般可分為以下幾種：臭氧超聲波法、臭氧活性污泥法、臭氧膜處理法、臭氧混凝法、臭氧生物活性炭吸附法。這些方法對不同的廢水各有優(yōu)缺點，因此根據(jù)廢水中難降解物質(zhì)和有毒物質(zhì)的不同而選用不同的工藝才能達到較好的效果。下面簡單介紹臭氧超聲波法和臭氧生物活性炭吸附法。


2.1臭氧/超聲波法


超聲波能有效地降解廢水中的難降解有機污染物，將超聲波與臭氧進行聯(lián)合使用，可以提高降解有機物的效率，降低運行成本。在l976 年，DAHI就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超聲波能夠強化處理臭氧廢水過程，他利用20kHz 超聲波強化臭氧氧化處理生物污水處理廠的出水時發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)可減少50%的臭氧投加量。


2.2 臭氧/生物活性炭吸附法


臭氧生物活性炭工藝(O3 - BAC)是將臭氧化學氧化和活性炭物理、化學吸附以及生物氧化降解技術(shù)合為一體的工藝。該工藝具有處理費用低、有機物去除效率高、效果穩(wěn)定等特點。


原水經(jīng)過臭氧氧化，可以將大分子有機物分解成小分子有機物，提高有機物的可生化性并提供充足的氧氣，從而使這些有機物更易被活性炭吸附，被吸附的有機物又為維持炭床中微生物的生命活動提供了營養(yǎng);同時，由于供氧充分，好氣微生物在活性炭表面上繁殖生長成生物膜，來降解吸附的小分子有機物。這就使得炭床上活性炭吸附和微生物降解同時進行，從而大大延長了活性炭的工作周期和效率。


3、臭氧聯(lián)合技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用


3.1 醫(yī)藥廢水的處理


大多醫(yī)藥廢水COD 較高、可生化性差，單純靠物理化學方法處理成本高不經(jīng)濟，普通的生化處理又根本行不通，所以可以先用臭氧預(yù)處理，主要是為了提高廢水的可生化性，為后續(xù)生物處理降低難度，同時降低COD。


3.2 對印染廢水的處理


印染廢水對環(huán)境的污染很嚴重，其水量大、水質(zhì)波動大、污染物成分復雜且含量高，色度、化學需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)均較高，是國內(nèi)外難處理的工業(yè)廢水之一。臭氧氧化技術(shù)是利用臭氧分子反應(yīng)選擇性強，能與含雙鍵的染料直接發(fā)生加成反應(yīng)，使染料開環(huán)脫色，并提高廢水的可生化性。此外，臭氧在紫外線(UV)作用下，轉(zhuǎn)化為˙OH等強氧化性物質(zhì)，與有機物反應(yīng)，使染料的發(fā)色基團中的不飽和鍵斷裂，生成相對分子質(zhì)量小、無色的有機酸、醛等，達到脫色和降解有機物的目的。利用O3/UV 氧化與常規(guī)生化組合，先利用生化法將可生化有機物大部分去除，剩余不可生化污染物用O3/UV 氧化，以降低臭氧的消耗及處理成本，提高出水水質(zhì)。


3.3 對含酚廢水的處理


含酚廢水是比較普遍且危害性很嚴重的工業(yè)廢水之一，酚是一種公認的致癌、致畸、致變的“三致” 物質(zhì)，處理工業(yè)含酚廢水已是工業(yè)廢水方面急待解決的問題之一。研究表明，對于含酚量為227mg/L，pH 值為7.3-7.6，水溫為13-40C的焦化廠廢水，經(jīng)過臭氧氧化處理后，水中的含酚量降低了98%。


3.4 對垃圾滲濾液的處理


垃圾滲濾液是一種污染性極強的高污染物含量有機廢水，其中有機污染物高達77種，其中促癌物、輔致癌物5 種，被列入我國環(huán)境優(yōu)先控制污染物“ 黑名單”。并且垃圾滲濾液對周邊環(huán)境、填埋場土層及地下水都會造成極大的污染。馮旭東等人采用生物- 臭氧氧化技術(shù)對垃圾滲濾液進行處理研究，實驗表明，經(jīng)臭氧氧化后，可以有效降低垃圾滲濾液生物處理出水的CODOF 值;垃圾滲濾液生物處理出水臭氧氧化后，其生物降解性隨氧化時間的增加存在極值，結(jié)合處理的經(jīng)濟性可以采用生物- 臭氧- 生物的聯(lián)合技術(shù)處理垃圾滲濾液。


4、臭氧技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢


(1)隨著臭氧技術(shù)在水處理方面的廣泛應(yīng)用，人們認識到，臭氧技術(shù)的關(guān)鍵在于它與水中污染物的反應(yīng)機理，這方面目前尚未有明確的定論，仍在進一步研究當中。


(2)臭氧的產(chǎn)生效率與電源的頻率呈正向增長關(guān)系，提高臭氧發(fā)生電源頻率一直是研究的重要方向。目前國際標準型臭氧發(fā)生器產(chǎn)品，電源頻率高為20 kHz 左右。


(3)由于臭氧的強氧化性、強腐蝕性及有毒性，所以處理工藝元件的材料必須用高耐腐蝕抗氧化材料，這就使得臭氧處理成本增高，不利于臭氧技術(shù)的廣泛推廣，因此如何降低臭氧處理技術(shù)的成本成為目前臭氧技術(shù)研究的主要工作之一。


(4)目前臭氧發(fā)生器的發(fā)展趨勢是體積越來越小，能耗越來越低，電能轉(zhuǎn)化率越來越高，產(chǎn)率越來越高，其控制的自動化程度越來越高，臭氧應(yīng)用越來越廣，同時產(chǎn)業(yè)發(fā)展也加快。