臭氧技术在污水处理领域的拓展应用

水资源缺乏和水污染严重是当前世界面临的两大问题。如何节约水资源的消耗，如何减少污染物的排放，如何更大程度地再生污水，是许多人思考和解决的问题。臭氧的特性:1。在已知的氧化剂中，强氧化性臭氧几乎具有最强的氧化能力。同时，臭氧在水中迅速分解。在含有杂质的水溶液中，它能迅速恢复到氧的状态，其衰变周期为5.30分钟。当水温接近0℃时，它会更加稳定。此外，研究表明，臭氧在水中的分解率随着水温和酸碱度的增加而增加。由于其强氧化作用，臭氧可以与除金和铂以外的所有金属反应，并氧化许多有机物。2.易分解臭氧的化学性质相对活跃。它在常温下可以分解成氧气，分解过程中释放出284千焦/摩尔的热量。具体来说，化学式如下所示:空气中的臭氧的分解速度与温度和臭氧本身的浓度有关。研究证明，外部空间的温度越高，臭氧浓度越大，分解速度越快。臭氧在水中的分解速率与水温和酸碱度有关。水温越高，臭氧的分解速率越高，酸碱度越高，即水的碱度越强，臭氧的分解越快。3.强腐蚀性由于臭氧的高氧化性，臭氧可以氧化空气中除铂和金以外的几乎所有金属，这也反映了臭氧的腐蚀性。此外，臭氧对非金属材料也有很强的腐蚀作用。因此，在实际生产中经常使用25%的铬铁来制造臭氧发生设备。此外，普通橡胶不能用作发电设备和计量设备的密封材料，必须使用耐腐蚀硅胶或耐酸橡胶。臭氧的功能是基于臭氧的上述特性。在污水处理和再生水领域，我们可以利用臭氧技术实现以下目标:1。臭氧消毒1.1臭氧消毒的机理水中臭氧消毒有两种方法:一种是臭氧直接作用于细菌的细胞壁，破坏它并导致细胞死亡；另一个是臭氧在水中分解时释放出游离的基态氧。游离基态氧具有很强的氧化能力，能穿透细胞壁，氧化细菌中分解葡萄糖所必需的葡萄糖氧化酶，还能直接与细菌和病毒相互作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解大分子聚合物如DNA、RNA、蛋白质、脂类和多糖，从而破坏细菌的物质代谢和繁殖过程；它还能穿透细胞膜组织，侵入作用于细胞膜外膜的脂蛋白和脂多糖，促进细胞裂解和死亡，并溶解、变性和破坏死亡细菌中的遗传基因、寄生菌株、寄生病毒颗粒、噬菌体、支原体、热原(细菌病毒代谢物、内毒素)等。一些学者还认为，臭氧作用于细胞表面，改变细胞膜的渗透性，最终导致细胞成分泄漏到中间介质中。臭氧对细菌的灭活反应总是很快。与其他杀真菌剂不同，臭氧可以与细菌细胞壁中的脂质双键反应，渗透到细菌内部，作用于蛋白质和脂多糖，并改变细胞的渗透性，从而导致细菌死亡。臭氧也作用于细胞中的核物质，如核酸中的嘌呤和嘧啶，破坏DNA。臭氧对病毒的作用首先是作用于病毒外壳蛋白的四条多肽链，破坏核糖核酸，特别是形成蛋白质。噬菌体被臭氧氧化后，电子显微镜观察显示其表皮破碎成许多碎片，从中释放出许多核糖核酸，干扰其对沉积体的吸附，臭氧灭菌完成。1.2影响臭氧消毒的因素臭氧用于饮用水消毒时具有极高的消毒效率，但用于污水消毒时往往需要较大的臭氧用量和较长的接触时间。影响消毒效果的主要因素归纳如下。1.2.1酸碱度对原水的影响在固定气体流量(Q = 10 L/h)的条件下，通过动力学实验研究了臭氧在不同酸碱度下对实验水的消毒效果。以酸碱度=6.7和酸碱度=8.0为例。实验结果表明，在相同时间条件下，水质为酸性时臭氧的存在时间比水质为碱性时臭氧的存在时间长，因此水质为酸性时的消毒效果优于碱性条件下的消毒效果。1.2.2水中其他物质的影响主要是水含有化学需氧量、NO2-氮、悬浮物、色度等。这些物质会消耗水中的臭氧。有时污水经臭氧消毒后，化学需氧量会增加。这主要是因为臭氧将水中难以降解的惰性物质氧化成小分子，或者打开一些环状有机物质的环，从而增加了原始的BDOC。在臭氧消毒之前，有必要对原水进行预处理，以尽可能彻底地去除有机物。1.2.3臭氧剂量和剩余臭氧剂量的影响影响不同水质所需的臭氧量不同。臭氧用量越大，接触时间越长，出水质量越好。M Petala对普通活性污泥法的二级出水进行深度处理，臭氧消毒后的出水达到美国环保局回用水水质标准。1.2.4臭氧接触模式的影响臭氧在水中迅速分解。根据气液传质原理，提高臭氧的传质效率可以提高臭氧的利用率。因此，选择不同的投加方式，臭氧的利用率也不同。2.臭氧脱色技术在污水处理中的应用臭氧的强氧化也可用于降低生化需氧量、化学需氧量、脱色、除臭、除臭、除藻、除铁、除锰、除氰、除酚等。目前，臭氧氧化法主要用于处理印染废水。其中，脱色应用最为重要。根据国家于2003年7月1日正式实施的《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)4.1.2.1条款的规定，当污水处理厂的出水用于城市景观水和一般回用水时，污水处理厂的出水水质应符合一级标准的A标准，色度≤30。要求对中水进行脱色、除臭和消毒。臭氧能氧化分解水中有色有机物质，微量臭氧效果好。有色有机物通常是带有不饱和键的多环有机物。当用臭氧处理时，它们可以打开不饱和的化学键，破坏分子的键，从而清除水分。臭氧具有明确的特性、明确的机理和成熟的技术。它不仅能有效地应用于高污染企业的污水处理，而且能很好地脱色和消毒用于中水的处理。可以想象，在中国西部(如*)，石油和矿产资源丰富，相关产业蓬勃发展，产生大量高污染废水，*是水资源严重缺乏的地区之一。如果采用臭氧技术作为处理高浓度水污染的工艺，污水将直接作为中水标准处理，从而同时解决高污染水的处理问题和当地水资源的短缺。这应该是明智之举。目前，直接利用臭氧技术达到高浓度污染废水再生水标准的方案路线已在*第五工业园污水处理厂项目中得到应用。