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工業污水處理工程中的臭氧預氧化技術

標簽:工業污水處理

臭氧自1876年被發現具有很強的氧化性之后,就得到了廣泛的研究和應用,尤其是在工業污水處理領域。發展到今天臭氧預氧化用于工業污水處理過程已是比較成熟的技術,但在使用過程中仍存在很多問題,且單獨氧化處理效果不是十分理想,仍需同其它工藝進行結合,以體現其優勢。

通常臭氧作用于水中污染物有兩種途徑,一種是直接氧化,即臭氧分子和水中的污染物直接作用。這個過程臭氧能氧化水中的一些大分子天然有機物,如腐殖酸、富里酸等;同時也能氧化一些揮發性有機污染物和一些無機污染物,如鐵、錳離子。直接氧化通常具有一定選擇性,即臭氧分子只能和水中含有不飽和鍵的有機污染物或金屬離子作用。另一種途徑是間接氧化,臭氧部分分解產生羥基自由基和水中有機物作用,間接氧化具有非選擇性,能夠和多種污染物反應。

臭氧的強氧化性決定其與水中的污染物作用后可獲得不同的處理效果,因此使用臭氧預氧化的目的依水質而異,也與使用情況有關。研究表明,臭氧預氧化對水質的綜合作用結果取決于臭氧投量、氧化條件、原水的pH值和堿度以及水中共存有機物與無機物種類和濃度等一系列影響因素。

首先,臭氧預氧化可破壞水中有機物的不飽和鍵,使有機物的分子量降低,可溶解性有機物DOC的濃度升高,具體表現為AOC和BDOC的濃度升高,從而提高有機物的可生化性,但Ames實驗表明部分氧化中間產物具有一定的致突變活性,需要提高臭氧投量來降低這些產物的毒性活性,此外臭氧也會將氨氧化成硝酸鹽,但中性條件下氧化速度極慢,控制溶液的pH值可以提高反應速度。

其次,對于具有較高硬度和較低TOC的原水,通常在TOC含量為2.5mg/L左右、硬度與TOC比值大于250mg/LCaCO3/mgTOC時、低的臭氧投量(0.5~1.5mg/L)等條件下可起到助凝作用,提高混凝效果,但由于臭氧預氧化會提高水中有機酸的濃度,而部分有機酸會與混凝劑中的鐵、鋁離子絡合,從而使得濾后水中鐵或鋁的總濃度升高,故需對其采取一定措施進行處理,以達到國家制定的生活飲用水水質標準;此外,臭氧氧化能夠滅活水中的一些致病微生物,如細菌、病毒、孢子等,也能夠強化去除藻類物質及其代謝產物,進一步提高常規給工業污水處理的除藻效果,并且還可去除水中含有不飽和鍵的嗅味物質。

再者,對于氯化消毒副產物前質,臭氧預氧化可對其進行一定程度的破壞,或使之轉化成副產物生成勢相對較低的中間產物,但不可避免地也會升高一些其它物質的副產物生成勢,同時產生一些臭氧副產物。實驗表明,當水中溴離子濃度高時,采用臭氧預氧化工藝的水廠出水溴酸鹽濃度普遍升高,臭氧氧化可將原水中的溴離子氧化成溴酸鹽和次溴酸鹽,溴酸鹽本身具有致癌作用,而次溴酸鹽與氯化消毒副產物前質作用,會生成毒性更強的溴代三氯甲烷,對人類造成更大的威脅。

單純使用臭氧氧化,出水水質并不十分理想,特別是對于氨氮的去除以及出水生物穩定性控制等,因此必須將臭氧預氧化與其它工業污水處理工藝結合起來,如濾后采用活性炭吸附,或發展臭氧預氧化與生物活性炭聯用技術,以進一步強化處理效果。

雖然臭氧具有比較強的氧化性,但是其設備投資大、運行費用高,臭氧仍是一種昂貴的工業污水處理技術。我國關于臭氧預氧化方面已經進行了20多年的研究工作,但目前此工藝在水廠中的應用仍十分有限。結合我國水源污染狀況,研究經濟有效可行的除污染技術是十分必要的。

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2019-02-20
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