臭氧氧化及其聯(lián)合技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用
臭氧氧化及其聯(lián)合技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用
                                                                                                            
                摘要  :  臭氧具有極強(qiáng)的氧化能力，其反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)一般對環(huán)境污染很小  。綜述了臭氧處理單元的幾種方式  、臭氧聯(lián)合技術(shù)及其在處理城市污水及工業(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。
關(guān)鍵詞  :  臭氧氧化  ;  臭氧聯(lián)合技術(shù)  ;  廢水處理
              臭氧是一種氧化性很強(qiáng)的強(qiáng)氧化劑  ,  長期以來就被認(rèn)為是一種有效的氧化劑和消毒劑  ,  早在20  世紀(jì)初就被用作了飲用水的消毒處理  。臭氧能氧化水中許多有機(jī)物  ,  但臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)是選擇性的  ,  而且不能將有機(jī)物徹底分解為  CO2  和  H2O  ,  臭氧氧化后的產(chǎn)物往往為羧酸類有機(jī)物  。要提高臭氧的氧化速率和效率  ,  進(jìn)行徹底的礦化處理  ,  就必須采用其它措施促進(jìn)臭氧的分解而產(chǎn)生活潑的?OH自由基  。因此  ,  臭氧技術(shù)由原來的單獨(dú)使用逐漸發(fā)展為與其它方法聯(lián)合使用  ,同時(shí)臭氧處理單元自身也有很大發(fā)展。
1臭氧的基本性質(zhì)
  臭氧的氧化還原電位僅次于  F2  ,  其在廢水處理中的應(yīng)用主要是利用這一特性  。臭氧的凈水機(jī)理目前尚無確定的結(jié)論  ,  普遍認(rèn)為是臭氧離解而產(chǎn)生?OH自由基  。它是在水中已知的氧化劑中最活潑的氧化劑  ,  很容易將各種類型的有機(jī)物氧化。但是臭氧的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定  ,  在空氣和水中都會(huì)慢慢分解成氧氣  ,  尤其是在非純水中  ,  分解速度以分鐘計(jì)算。因此  ,  這就促使人們尋找其它的降解技術(shù)與其結(jié)合使用  ,  以提高?OH生成量和生成速度  。
1.2臭氧處理單元
臭氧處理單元是在臭氧單獨(dú)操作的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的  。在以提高?OH生成量和生成速度為主要研究內(nèi)容的方法的基礎(chǔ)上  ,  臭氧處理單元操作技術(shù)得到了長足的發(fā)展  ,  如光催化臭氧化  、堿催化臭氧化和多相催化臭氧化等  。一些研究結(jié)果表明  ,  光催化臭氧化的氧化效果較堿臭氧化的效果好  ,  但目前還沒有進(jìn)行足夠的研究來比較光催化臭氧化與多相催化臭氧化的優(yōu)劣  。多相催化臭氧化技術(shù)中關(guān)于高效催化劑的研制以及其催化機(jī)理的揭示還有待于進(jìn)一步研究  。
2　臭氧聯(lián)合技術(shù)
  由于臭氧的強(qiáng)選擇性及分解有機(jī)物的不徹底性  ,  以及自身易與其它技術(shù)相聯(lián)合的特點(diǎn)  ,  使其逐漸由單獨(dú)使用發(fā)展到與其它廢水處理技術(shù)聯(lián)合使用  。臭氧聯(lián)合技術(shù)比較多  ,  一般可分為以下幾種  :  O3+  超聲波法  、O3+  活性污泥法  、O3+  膜處理法  、O3+  混凝法  、O3+  生物活性炭吸附法  。這些方法對不同的廢水各有優(yōu)缺點(diǎn)  ,  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(dá)到較好的效果  。
3　臭氧處理單元  、臭氧聯(lián)合技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用
廢水處理包括城市生活污水  、工業(yè)污水與醫(yī)療污水  ,  主要目的是去除污染物  、殺菌消毒  ,  并脫色除味  ,  以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)  。
3.1處理城市污水中的應(yīng)用
由于臭氧處理的高投資  ,  所以一般在城市生活污水處理中  ,  臭氧處理單元一般是在常規(guī)處理之后對中水進(jìn)行消毒處理作為城市景觀  、沖廁等方面的用水  。利用臭氧處理其主要目的是消毒并降低生物耗氧量  (BOD)  和化學(xué)耗氧量  (  COD)  ,  去除亞硝酸鹽  、懸浮固體及脫色  。當(dāng)臭氧用量為20  mg/  L時(shí)  ,  污水中  COD  、BOD  、SS、氨氮  、致癌物質(zhì)和色度分別降低  40  %、70  %、60  %、20  %、80  %和  90  %。對二級出水分別采用了臭氧無催化氧化  、臭氧堿催化氧化  、臭氧/  過氧化氫氧化和臭氧加過渡性金屬離子/  過氧化氫催化氧化工藝  。試驗(yàn)表明  ,  臭氧/  過氧化氫氧化工藝能達(dá)到較好的效果  ,在ρ(  H2O2  )  =  3  mg/  L  時(shí)  ,  投加臭氧  13  mg/  L  ,  CODcr  由原來的  4510  mg/  L  降至  20  mg/  L  。通過臭氧氧化的深度處理  ,  使得城市污水經(jīng)過生化處理后所殘留的活性污泥和溶解性有機(jī)物得到了處理  ,能使這部分水回用于生產(chǎn)。
  3.2  臭氧在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
由于工業(yè)廢水的成分復(fù)雜  、處理困難  ,  所以近年來  ,  臭氧聯(lián)合技術(shù)在工業(yè)廢水的處理中應(yīng)用廣泛  。對于可生化性較差的化工廢水  、高度變污醫(yī)療廢水等  ,  采用臭氧預(yù)氧化處理  ,  能夠較好地改善廢水的可生化性  ,  為后續(xù)生物處理創(chuàng)造條件  。
3.3臭氧醫(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(xué)方法處理成本高不經(jīng)濟(jì)  ,  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(shí)降低  COD  。李發(fā)站等[10  ]  對某醫(yī)藥化工廠排放的醫(yī)藥廢水通過臭氧/  UASB/  接觸氧化聯(lián)合作用  ,  廢水原水質(zhì)  :  COD  為  14  000～15  000  mg/  L  ,  BOD5  檢測不到  ,  經(jīng)過  5  min  臭氧氧化  ,  COD  去除率達(dá)  40  %左右  ,  經(jīng)預(yù)處理后廢水的ρ(BOD5  )  /  ρ(  COD)  ≥013  ,可生化性得到明顯改善。
3.4  臭氧對印染廢水的處理  　印染廢水對環(huán)境的污染很嚴(yán)重  ,  其水量大  、水質(zhì)波動(dòng)大  、污染物成分復(fù)雜且含量高  ,  色度  、化學(xué)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  O3  分子反應(yīng)選擇性強(qiáng)  ,  能與含雙鍵的染料直接發(fā)生加成