臭氧在污水處理中的應(yīng)用

席璐

摘要：本公司是江蘇三吉利化工股份有限公司，是一家生產(chǎn)鄰苯二酚、對苯二酚、呋喃酚的企業(yè)。其污水處理出水色度值偏高，于是在生化AO系統(tǒng)出水末端上了一套臭氧發(fā)生器處理設(shè)備，該設(shè)備由臭氧發(fā)生器、多介質(zhì)過濾器、氧化塔、臭氧尾氣破壞裝置組成，經(jīng)過一年多的運行，處理后的污水色度取得滿意效果，并且對出水中COD有30%的去除率，本論文從臭氧產(chǎn)生的機理來闡述臭氧處理污水色度和降低水中COD的原理，并且探討利用臭氧的強氧化性對增值活性污泥進行固廢減量化的應(yīng)用前景分析。

關(guān)鍵詞：臭氧;污水處理;應(yīng)用

1 臭氧的強氧化性

相比氧氣來說，臭氧具有較強的氧化性，可以用以下分解反應(yīng)方程式表示。

O+HO→HO +OH

HO +OH→2HO

O+ HO ·→OH·+2O

OH·+ HO ·→HO+O

在以上化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的OH·和HO·自由基也具備加強的氧化性。臭氧的強氧化性僅次于氟?？梢院驮S多氧氣不能氧化的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，臭氧可以和碳碳雙鍵、碳碳三鍵、雜環(huán)化合物、芳香化合物、氨基、醛基、硫氫鍵、羥基、碳硅鍵、碳氮雙鍵以及氮氮雙鍵等化學(xué)鍵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。除此之外，臭氧的強氧化性還可以有效清除廢水中的細菌和病毒。

2 臭氧在污水色度處理方面的應(yīng)用前景及原理分析

通常情況下，工業(yè)企業(yè)排放的廢水中色度較高，這不僅對接納水體的美觀程度造成惡劣的影響，還會因阻礙陽光照射而抑制水生生物的生長繁殖。因此工業(yè)企業(yè)排放的廢水必須經(jīng)過處理，色度達到標準要求后才能排放?，F(xiàn)階段，污水脫色技術(shù)主要有膜分離技術(shù)、臭氧氧化、吸附脫色以及混凝脫色等?；炷撋瘸Ｒ?guī)技術(shù)的脫色效果差強人意，也會產(chǎn)生大量的污泥，需要對污泥進行再處理;吸附脫色技術(shù)對污水的選擇性較高，且成本昂貴，也不容易回收利用;利用膜分離技術(shù)可以有效降低污水色度，但污泥容易堵塞膜孔，長期更換膜也會增加處理成本。臭氧氧化處理技術(shù)是當前工業(yè)企業(yè)常用的污水脫色技術(shù)。臭氧具有較強的氧化性，可以有效清除污水中的臭味、色度、酚類化合物以及惰性COD 等。已有相關(guān)文獻資料顯示，臭氧氧化技術(shù)已經(jīng)制漿、染料等行業(yè)的脫色處理上得到了證明。但目前臭氧在污水色度處理方面的應(yīng)用還需要進一步推廣。

臭氧降低污水色度的原理主要依賴于其自身的強氧化作用，污水中的有色物質(zhì)多數(shù)為含有多個不飽和化學(xué)鍵的環(huán)狀化合物，不飽和化學(xué)鍵和環(huán)狀鍵均可以在臭氧的氧化作用下被破壞，生成酮類、醛類或酸類等無色有機化合物，污水色度也會隨之降低。

3 臭氧在降低污水COD方面的應(yīng)用前景及原理分析

污水COD降解技術(shù)主要有以下幾種。第一種為混凝劑處理技術(shù)，即向污水中投入聚丙烯酰胺或聚合氯化鋁等混凝劑，降低污水中COD含量。但混凝劑處理技術(shù)僅能應(yīng)用于因膠體和懸浮物引起COD，且清除效率較低;第二種為物理清除技術(shù)，主要包括膜過濾和活性碳吸附，物理清除技術(shù)不會改變污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但隨著應(yīng)用時間的延長，COD降解能力也會下降，活性碳吸附須定期對飽和的部分進行再生，故其運行成本和勞動力都使企業(yè)無法接受;而膜處理其通過率有限，濃水部分是目前尚需解決的難題，另外小膠體等物質(zhì)會對膜產(chǎn)生污染，從而需定期清洗且使用周期將大大降低;第三種為利用強氧化劑使污染物結(jié)構(gòu)從根本上發(fā)生改變，部分轉(zhuǎn)化成污泥，部分轉(zhuǎn)化成二氧化碳氣體排放，從而達到去除污染物的目的。

臭氧可以經(jīng)分解反應(yīng)生成羥基自由基，并引發(fā)更多的其他活性氧，以實現(xiàn)對有機物的降解，其氧化過程為鏈式反應(yīng)。其中以·OH產(chǎn)生為鏈的開始，而其他活性氧和反應(yīng)中間體構(gòu)成了鏈的節(jié)點，各活性氧被消耗，反應(yīng)鏈終止。其反應(yīng)機理較為復(fù)雜，，些活性氧僅供有機分子并使其礦化為二氧化碳和水等無機物，因此該方法合適較高COD濃度的前期預(yù)處理。臭氧氧化性強，對COD有一定的去除能力，具有在處理過程中不會產(chǎn)生三鹵甲烷等致突變、致癌物質(zhì)的優(yōu)勢，但臭氧水處理工藝直到現(xiàn)在也未大范圍投入應(yīng)用，究其原因主要是臭氧水處理工程一次性投資大、運行費用較高等。利用臭氧處理污水后不會產(chǎn)生沉淀，分解產(chǎn)物不會團聚。但是，由于其氧化性強，所以需要在生化后端添加，而且由于其氧化性強，所以反應(yīng)時間非常快，一般在10分鐘左右即可完成反應(yīng)，直接還原COD。

4 臭氧在增值活性污泥進行固廢減量化領(lǐng)域的應(yīng)用前景分析

對污泥處理處置主要是使污泥達到減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化的目的，其中污泥減量化是污泥處理處置的重要研究方面。在污泥減量化技術(shù)當中，用臭氧對污泥進行前處理的減量化技術(shù)已經(jīng)比較成熟。經(jīng)臭氧處理后的污泥作為污水的一部分和目標廢水一起進入曝氣池，被微生物利用消化，部分轉(zhuǎn)化為二氧化碳，經(jīng)過這樣一個臭氧對污泥的預(yù)處理過程，污泥得到大幅度減量。隨著臭氧化技術(shù)研究的深入，各種臭氧化聯(lián)合技術(shù)以及臭氧的利用效率改進技術(shù)相繼被研究。

5 結(jié)語

江蘇三吉利化工股份有限公司污水處理出水色度值偏高，在生化AO系統(tǒng)出水末端安裝臭氧發(fā)生器處理設(shè)備，可以有效提高污水色度處理效果，清除COD。本論文主要分析了臭氧在污水色度及降低COD處理方面的應(yīng)用前景及原理，并總結(jié)了臭氧在增值活性污泥進行固廢減量化的應(yīng)用前景，為臭氧在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

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（作者單位：江蘇三吉利化工股份有限公司）