臭氧氧化及其聯(lián)合技術在廢水處理中的應用
臭氧氧化及其聯(lián)合技術在廢水處理中的應用
                                                                                                                    摘要  :  臭氧具有極強的氧化能力，其反應產生的物質一般對環(huán)境污染很小  。綜述了臭氧處理單元的幾種方式  、臭氧聯(lián)合技術及其在處理城市污水及工業(yè)污水中的應用  ,  并概述了臭氧氧化技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。
關鍵詞  :  臭氧氧化  ;  臭氧聯(lián)合技術  ;  廢水處理
              臭氧是一種氧化性很強的強氧化劑  ,  長期以來就被認為是一種有效的氧化劑和消毒劑  ,  早在20  世紀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物  ,  但臭氧與有機物的反應是選擇性的  ,  而且不能將有機物徹底分解為  CO2  和  H2O  ,  臭氧氧化后的產物往往為羧酸類有機物  。要提高臭氧的氧化速率和效率  ,  進行徹底的礦化處理  ,  就必須采用其它措施促進臭氧的分解而產生活潑的?OH自由基  。因此  ,  臭氧技術由原來的單獨使用逐漸發(fā)展為與其它方法聯(lián)合使用  ,同時臭氧處理單元自身也有很大發(fā)展。
1臭氧的基本性質
  臭氧的氧化還原電位僅次于  F2  ,  其在廢水處理中的應用主要是利用這一特性  。臭氧的凈水機理目前尚無確定的結論  ,  普遍認為是臭氧離解而產生?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物氧化。但是臭氧的化學性質極不穩(wěn)定  ,  在空氣和水中都會慢慢分解成氧氣  ,  尤其是在非純水中  ,  分解速度以分鐘計算。因此  ,  這就促使人們尋找其它的降解技術與其結合使用  ,  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操作的基礎上發(fā)展起來的  。在以提高?OH生成量和生成速度為主要研究內容的方法的基礎上  ,  臭氧處理單元操作技術得到了長足的發(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中關于高效催化劑的研制以及其催化機理的揭示還有待于進一步研究  。
2　臭氧聯(lián)合技術
  由于臭氧的強選擇性及分解有機物的不徹底性  ,  以及自身易與其它技術相聯(lián)合的特點  ,  使其逐漸由單獨使用發(fā)展到與其它廢水處理技術聯(lián)合使用  。臭氧聯(lián)合技術比較多  ,  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  ,  因此根據廢水中難降解物質和有毒物質的不同而選用不同的工藝才能達到較好的效果  。
3　臭氧處理單元  、臭氧聯(lián)合技術在廢水處理中的應用
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  ,  以達到排放標準  。
3.1處理城市污水中的應用
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)  和化學耗氧量  (  COD)  ,  去除亞硝酸鹽  、懸浮固體及脫色  。當臭氧用量為20  mg/  L時  ,  污水中  COD  、BOD  、SS、氨氮  、致癌物質和色度分別降低  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  。試驗表明  ,  臭氧/  過氧化氫氧化工藝能達到較好的效果  ,在ρ(  H2O2  )  =  3  mg/  L  時  ,  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  ,  使得城市污水經過生化處理后所殘留的活性污泥和溶解性有機物得到了處理  ,能使這部分水回用于生產。
  3.2  臭氧在工業(yè)廢水處理中的應用
由于工業(yè)廢水的成分復雜  、處理困難  ,  所以近年來  ,  臭氧聯(lián)合技術在工業(yè)廢水的處理中應用廣泛  。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  ,  單純靠物理化學方法處理成本高不經濟  ,  普通的生化處理又根本行不通  ,  所以可以先用臭氧預處理  ,  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  。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  :  COD  為  14  000～15  000  mg/  L  ,  BOD5  檢測不到  ,  經過  5  min  臭氧氧化  ,  COD  去除率達  40  %左右  ,  經預處理后廢水的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)境的污染很嚴重  ,  其水量大  、水質波動大  、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  ,  是國內外難處理的工業(yè)廢水之一  。臭氧氧化技術是利用  O3  分子反應選擇性強  ,  能與含雙鍵的染料直接發(fā)生加成