臭氧在污水處理中的應(yīng)用
一、臭氧在污水處理中的應(yīng)用背景和現(xiàn)狀
近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，在水處理及水污染的治理方面出現(xiàn)了新的問(wèn)題。由于工業(yè)廢水中出現(xiàn)了一些生物難降解的或有毒的有機(jī)污染物(如農(nóng)藥，合成洗滌劑和某些染料等);同時(shí)，為了保護(hù)環(huán)境和水資源以及能夠處理過(guò)的污染水得到回用，環(huán)境保護(hù)和相關(guān)部門(mén)制訂了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和法律。在許多情況下，工業(yè)廢水必需經(jīng)過(guò)三級(jí)深度處理才能滿(mǎn)足水污染治理和廢水回用的要求。
臭氧作為有效的廢水深度處理手段之一，具有氧化能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，使用方便(包括臭氧的制造，輸出和投配等)，不產(chǎn)生二次污染等一系列優(yōu)點(diǎn)而受到人們的重視。
污水處理包括城市生活污水、工業(yè)污水與醫(yī)療污水的處理，主要目的為殺菌消毒、去除污染物質(zhì)并脫色除味以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。近幾年由于水資源匱乏，行業(yè)主管部門(mén)制定了工業(yè)、生活污水回用的法規(guī)，提高了處理標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)在本世紀(jì)七十年代初開(kāi)始利用臭氧處理生活污水，其主要目的為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，已達(dá)到全面生產(chǎn)應(yīng)用的水平。日本則在缺水地區(qū)進(jìn)行污水臭氧處理后，作為非食用水（即中水）循環(huán)使用，北京、上海、山東等大城市也正在推廣使用當(dāng)中。工業(yè)污水臭氧用來(lái)對(duì)電鍍含氰污水氧化、紡織印染污水脫色、精煉污水去除酚、烷類(lèi)物質(zhì)等。 二、臭氧應(yīng)用的機(jī)理
臭氧是強(qiáng)烈的氧化劑，它能氧化多種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，清除對(duì)臭氧的高度氧化活性很敏感的毒物，如酚類(lèi)、苯環(huán)類(lèi)、氰化物、硫化物、亞硝酸鹽、鐵、錳、有機(jī)氮化合物等；由于對(duì)各種有機(jī)物的作用范圍較廣，可以去除其他方法不易去除的COD和TOC，屬于“最有效武器”。有很強(qiáng)的氧化漂白作用，可以明顯降低水的色度；在應(yīng)用實(shí)例中，臭氧既可以殺滅水中的藻類(lèi)，又起阻垢和緩蝕作用；屬“環(huán)保劑處理后”絕不使的水產(chǎn)生臭和味，不增加可溶性固體，不產(chǎn)生二次污染。 三、臭氧消毒方法的優(yōu)越性
1.臭氧是優(yōu)良的氧化劑 ，可以殺滅抗氯性強(qiáng)的病毒和芽孢； 2.臭氧消毒受污水 PH 值及溫度影響較小；
3.臭氧去除污水中的色、嗅、味和酚氯等污染物，增加水中的溶解氧，改善水質(zhì)； 4.臭氧可以分解難生物降解的有機(jī)物和三致物質(zhì)，提高污水的可生化性； 5.臭氧在水中易分解，不會(huì)因殘留造成二次污染。 四、臭氧在污水處理過(guò)程中的具體應(yīng)用
1.工業(yè)有機(jī)廢水和含氰廢水--臭氧是強(qiáng)氧化劑，可將有毒污染物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒物。它處理廢水氧化能力強(qiáng)，可分解一般氧化劑難于破壞的有機(jī)物，而且反應(yīng)安全，時(shí)間短。剩余的臭氧，可轉(zhuǎn)化為氧，不但無(wú)害，而且有益�？捎糜谙�、除臭除味、除色、除鐵錳、除酚、除氰、除洗滌劑、除油等方面。
2.對(duì)于重油裂解廢水，當(dāng)PH≈11.4時(shí)，去氰效率達(dá)79.3％；對(duì)于電鍍廢水，含氰濃度為32.5％mg/L,時(shí)，去氰率達(dá)98.9％；對(duì)于腈綸廢水，含丙烯腈102mg/1時(shí)，采用臭氧處理可完全去除丙烯腈。 3.臭氧能分解烴、醛、氰、酚、磷、硫、氮氧化物、硝酸鹽等有機(jī)物，能去除鐵、錳、鎂等金屬離子。 4.含酚廢水--包括苯酚、苯三酚、甲酚、二甲酚等。酚可使蛋白質(zhì)變性，損害肝、腎、神經(jīng)系統(tǒng)。含酚廢水來(lái)源于：煤氣、焦化、石油精煉、化工、制藥、農(nóng)藥、紡織橡膠、染料、木材加工等。
5.含硫廢水--硫化物有惡臭、有毒性腐蝕性，使水中生物致死、降低PH值、溶氧指標(biāo)。含硫廢水來(lái)源于：石油、化工、焦化、造紙、皮毛、皮革、牲畜屠宰、紡織染料、化學(xué)纖維等行業(yè)。
6.含氰廢水--氰化鉀、氰化鈉具強(qiáng)毒性，臭氧能把它們氧化成毒性較小的氰酸鹽。含氰廢水來(lái)源于：電鍍、煉焦、煤氣、冶金、采礦、皮草、橡膠、化學(xué)纖維有機(jī)玻璃等。
7.含油廢水--包括含有脂肪酸、皇類(lèi)、蠟類(lèi)及可被溶劑提取的物料，含油廢水來(lái)源于：石油、化工、機(jī)械、交通運(yùn)輸、焦化、軋鋼、煤氣、食品、飲食、皮革、皮毛、洗毛、日用化工等。
8.含鐵、錳離子廢水--過(guò)量的鐵、錳離子對(duì)人體的心血管、皮膚造成一定危害。含鐵、錳離子廢水來(lái)源于：礦冶、機(jī)械、化工、電子、儀表等行業(yè)。 五、臭氧在污水處理中應(yīng)用的注意事項(xiàng)
1. 水質(zhì)影響：主要是水中含 COD、NO2-N、懸浮固體、色度對(duì)臭氧消毒的影響。
2. 臭氧投加量和剩余臭氧量：剩余臭氧量象余氯一樣在消毒中起著重要的作用，在飲用水消毒時(shí)要求剩余臭氧濃度為 0.4mg/L, 此時(shí)飲用水中大腸菌可滿(mǎn)足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求 . 在污水消毒時(shí), 剩余臭氧只能存在很短時(shí)間 , 如在二級(jí)出水臭氧消毒時(shí)臭氧存留時(shí)間只有3-5min 。所測(cè)得的剩余臭氧除少量的游離臭氧外，還包括臭氧化物、過(guò)氧化物和其他氧化劑。在水質(zhì)好時(shí)游離的臭氧含量多，消毒效果最好。
3. 接觸時(shí)間：臭氧消毒所需要的接觸時(shí)間是很短的，但這一過(guò)程也受水質(zhì)因素的影響，另外研究發(fā)現(xiàn)在臭氧接觸以后的停留時(shí)間內(nèi)，消毒作用仍在繼續(xù)，在最初停留時(shí)間 10min 內(nèi)臭氧有持續(xù)消毒作用，30min后就不在產(chǎn)生持續(xù)消毒作用。
4. 臭氧與污水的接觸方式對(duì)消毒效果也會(huì)產(chǎn)生影響，如采用鼓泡法，則氣泡分散的愈小，臭氧的利用率愈高，消毒效果愈好。氣泡大小取決于擴(kuò)散孔徑尺寸 , 水的壓力和表面張力等因素 , 機(jī)械混合器、反向螺旋固定混合器和水射器均有很好的水氣混合效果，完全可用于污水臭氧消毒。 六、污水臭氧處理工藝
1.流程 采用臭氧消毒的污水，預(yù)處理是十分重要的，往往由于預(yù)處理程度不夠而影響臭氧消毒的效果，污水處理程度要經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。污水消毒最好是經(jīng)過(guò)二級(jí)處理后再用臭氧消毒。這樣可以減少臭氧的投加量，降低設(shè)備投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。
2.臭氧消毒工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇 污水臭氧消毒工藝設(shè)計(jì)，包括預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)、臭氧消毒接觸系統(tǒng)設(shè)計(jì)及臭氧發(fā)生器配套設(shè)備的選擇等。預(yù)處理工藝指臭氧消毒之前對(duì)污水進(jìn)行一級(jí)處理或二級(jí)處理過(guò)程。
臭氧發(fā)生器選擇：根據(jù)污水水質(zhì)及處理工藝確定臭氧投加量，根據(jù)臭氧投加量和小時(shí)處理消毒水量確定臭氧使用量，按小時(shí)使用臭氧量選擇臭氧發(fā)生器臺(tái)數(shù)及型號(hào)。
計(jì)算公式如下： G=q*g
式中 G ----- 每小時(shí)使用的臭氧量（ g/h ）
q ----- 每小時(shí)最大污水處理量（ m 3 /h ） g----- 臭氧投加量 (g/m 3 污
七、臭氧處理系統(tǒng)的安全與保護(hù)
1.系統(tǒng)設(shè)備管道防腐處理
臭氧氣體具有很強(qiáng)的腐蝕性，在潮濕情況下腐蝕性最強(qiáng)。因此，臭氧發(fā)生設(shè)備輸送臭氧的管道閥門(mén)及接觸反應(yīng)設(shè)備均采取防腐措施。如使用碳鋼材料必須涂防腐涂層。最好使用不銹鋼管，玻璃鋼管，ABS、PVC、PP-R 塑料管等。接觸池在使用鋼筋混凝土材料時(shí)應(yīng)加防腐涂層。一般橡膠不耐臭氧氧化，所以臭氧發(fā)生設(shè)備間的電線(xiàn)，電纜等均不能使用橡膠包裹的電線(xiàn)，應(yīng)使用塑料電線(xiàn)。
2.設(shè)置通風(fēng)排氣設(shè)備
臭氧具有毒性，空氣中臭氧濃度達(dá)到 0.1mg/m3 時(shí)就對(duì)人的眼睛、鼻、喉及呼吸道產(chǎn)生刺激作用在 0.01-0.02mg /m3 時(shí)可聞到臭味；因此在臭氧設(shè)備間應(yīng)設(shè)置通風(fēng)設(shè)備，萬(wàn)一發(fā)生泄漏可及時(shí)排出臭氧。臭氧比空氣重，通風(fēng)機(jī)應(yīng)安裝在靠近地面處。
3.臭氧輸送管道及臭氧設(shè)備必須密閉，防止泄漏。 在設(shè)備運(yùn)行之前應(yīng)檢查是否漏氣，運(yùn)行中一旦發(fā)生泄漏應(yīng)立即關(guān)掉臭氧發(fā)生器電源，打開(kāi)排風(fēng)扇排出臭氧，再進(jìn)行檢修。
4.臭氧發(fā)生器為高壓放電設(shè)備，應(yīng)設(shè)置接地裝置，接地電阻應(yīng)小于4 歐姆。操作應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)及有關(guān)電器使用要求進(jìn)行。
5.必須設(shè)置尾氣處理或尾氣回收裝置，反應(yīng)后排出的臭氧尾氣必須經(jīng)過(guò)分解破壞或回收利用，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，否則將污染大氣。 八、臭氧消毒設(shè)備的布置要點(diǎn)
1．臭氧污水處理站設(shè)置空壓機(jī)房、臭氧發(fā)生器設(shè)備間和操作間�？諌簷C(jī)房安放空壓機(jī)，空壓機(jī)應(yīng)防震和防止噪音。臭氧發(fā)生器間留有設(shè)備檢修空間。
2．臭氧接觸塔在寒冷地區(qū)應(yīng)設(shè)在室內(nèi)，尾氣處理后經(jīng)排氣管排出室外。 3．根據(jù)處理工藝要求，泵應(yīng)盡量靠近處理設(shè)備。
4．應(yīng)絕對(duì)防止臭氧接觸塔內(nèi)的污水通過(guò)臭氧管道回流到臭氧發(fā)生器。 5．設(shè)備間內(nèi)應(yīng)有排水道，以備空壓機(jī)排水，寒冷地區(qū)應(yīng)有供暖設(shè)備
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