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臭氧及联用技术在水处理中的应用


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臭氧及联用技术在水处理中的应用
潘理黎, 郑红艾, 浮建军
(浙江工业大学生物与环境工程学院,浙江杭州 ’!""’&) 摘要:介绍国内外臭氧氧化法及其联用技术的最新进展及应用前景。 关键词:污水处理;臭氧氧化;臭氧及联用技术 中图分类号:)%"’ 文献标识码:*

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[&] [!]

利用率。臭氧的产生方法有化学法、 电解法、 紫外线 法和电极放电法, 应用最多的是电极放电法。 日本增田闪一发明了高频陶瓷沿面放 !(W% 年, 电臭氧生成技术, 有效地解决了臭氧发生器小型化、 实用化问题, 大幅度地提高了臭氧的产量和浓度, 体 积分数 达 到 了 &"X , 为臭氧的广泛应用奠定了基 础。 ’ 臭氧氧化法的研究与应用现状 臭氧氧化法的应用十分广泛, 它在杀菌、 消毒、 脱色、 除 臭、 氧化难降解有机物与改善絮凝效果
[’, #] 等 方面有明显的优势。由于臭氧不残留或产生



。臭氧

二次污染物, 所以在食品、 制药、 供水等行业已得到 广泛应用。 臭氧对脱除染料废水、 印染废水和造纸废水的 色度
[Y, Z]

与水中有机物的反应有两条途径, 即臭氧直接反应 (T 反应) 和臭氧分解产生羟基自由基 ( U2 ? ) 的间接 反应 (V 反应) 。 U2 ? 的氧化还原电位为 & R W" 伏, 氧 化能力比 U’ 强。 T 反应速度较慢且有一定的选择 性, 且无选择性。因此在处理 V 反应氧化能力更强, 废水时应注意控制臭氧反应途径, 提高臭氧的有效
收稿日期:&""& $ "W 作者简介:潘理黎 (!(YW $ ) , 男, 高级工程师。

有 很 好 的 效 果, 近 年 来 得 到 了 实 际 应 用。

[%] 臭氧能将发色基团大分子降解成小分子 , 最后有

效去除。造纸废水最大的特点是高 AUT、 高色 >UT、 度及臭味, 其中含高浓度的氯代酚、 氯代丙酮、三氯

《环境技术》 ? 环保技术 ? ? %4 ? &44% 年第 3 期 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "
甲烷等。 !"#$ 等人应用臭氧对牛皮纸厂漂白废水进 行脱色, 将浓度为 %& ’ ()* + , 的臭氧通入连续运行的 柱反应器, 停留时间 %)-., 废水色度被完全去除
[/]

降低活性炭所承担的吸附负荷, 延长了使用寿命, 从 而大大降低运行费用。 从反应机理看属于碱催化臭氧氧 0% + 1& 0& 法, 化, 其特点是能产生氧化性很强的羟基自由基 01 ? 降解有机物。日本、 美国已用该法处理高浓度有机 废水及城市污水。 它以紫外线 0% + CD 法是光催化氧化法的一种,
[3(] 研究 为能源, 以 0% 为氧化剂。 E"FG ’ H’ !IG$J. 等 了光 催 化 臭 氧 氧 化 机 理, 他 们 认 为 0% 光 解 产 生



脱色的机理是臭氧及其产生的活泼自由基 01 使染料发色基团中的不饱和键断裂生成小分子量的 酸和醛, 从而达到脱色和降解有机物的目的。臭氧 对各种染料的作用方式有所不同, 对亲水性染料脱 色速度快, 效果好; 对疏水性染料脱色速度慢, 效果 差。王煜等人研究
[2]

, 用高频陶瓷沿面放电臭氧新

技术应用于印染废水处理, 当反应接触时间为 345, 脱色率达 61 值为 7 8 / 时, 90: 去除率达 /; ’ ;< , 应控制 61!7, 此条 2/ ’ (< 。臭氧用于脱色处理时, 件下可以减弱 0% 的分解速度和提高 01 ? 的生成率,
[34] 从而提高臭氧的利用率 。 [33] 据金腊华 等人采用臭氧对雷诺汽车制造公

? 。该法已用于 1& 0& , 1& 0& 在紫外线照射下产生 01 处理工业废水中的铁氰络盐、 有机酸、 醇类、 农药, 含 氮、 硫、 磷的有机化合物及氯代有机物等污染物。 目前国内外在臭氧氧化及联用技术的研究与应 用中有两种趋势, 一种是基于臭氧的高级氧化过程, 与其它方法联用将臭氧催化转化为氧化性更强的而 反应选择性较低的羟基自由基, 如臭氧的超声空化、 紫外辐射与过氧化氢的联合作用等; 另一种是采用
[3>, 3;] 固 体 颗 粒 如 二 氧 化 钛、 活性炭 、 金属氧化 [37, 3/] 物 为催化剂来加强臭氧氧化, 这些方法不另需

司法国某分厂的综合废水进行氧化处理的实验表 明: 臭氧可用来改善汽车制造厂综合废水的可生化 性。在产气量控制在 3;, + 5# 左右、 臭氧供给量接近 经过 &5 的臭氧氧化处理, 出水 3=* + 5#、 61 为 34 时, 的 90: 去除率达到 ;4< 。 近年来, 臭氧也用于城市生活污水的深度处理, 臭氧投加量一般为 34)* + , 8 &4)* + ,, 接触 时 间 为 可使 90: 降低 (4< 、 >)-. 8 &4)-., ?0: 降低 74< 、 氨氮降低 &4< 、 致癌物降低 /4< 和色 @@ 降低 ;4< 、 度降低 24< 。 日本开发了微细臭氧气泡污水处理装置, 已得 到了成功应用。该装置产生的微细臭氧气泡的粒径 极其微小, 直径只有 34 气泡和废水的接 ) 8 344 ), ! ! 触面积提高了 &444 8 (444 倍、 臭氧的溶解度提高了 臭氧得到充分利用, 同时起到了很好的搅拌作 > 倍, 用。由于提高了效率, 降低了成本, 该装置现已用于
[3&] 食品、 畜产和水产等加工厂的污水处理 。

氧化剂或能源。由于联用技术的协同作用, 往往比 单独使用臭氧氧化效果更好。 > 结束语 目前应用臭氧的主要问题是能耗较高, 产率较 低。臭氧生成的反应需吸收热量 3(( ’ /KL + )J,, 臭 氧的理论产生量应为 3 ’ &=* + =M5, 而实际上, 以空气 为气源时电能效率只有 34< , 以氧气为气源时只有 3>< 。 现在应用臭氧技术还有二个关键问题需要解 决: 一是臭氧生产能力需达到 34=* + 5 以上的规模; [32] 二是提高臭氧在水中的溶解度 。 臭氧氧化法处理废水的研究与应用在国内外还 处于起步阶段, 目前各项技术及配套工艺还不够完 善, 作用机理尚待深入研究。但它在水处理领域的 应用潜力越来越受到人们的重视。随着对臭氧氧化 反应机理的深入研究和高效低耗新型臭氧发生装置
[&4, &3] 的开发 , 臭氧氧化法必将在水处理领域得到更

(

臭氧氧化法与其它方法的联用技术 国内外研究者开发了很多臭氧与其他方法联用

的技术, 如生物活性炭法 ( ?A9) 、 臭氧 B 双氧水法 (0% + 1& 0&) 、 臭氧紫外线联用法 ( 0% + CD) 与臭氧—絮 凝—膜处理法等。 ?A9 法是臭氧与颗粒活性炭吸附 法 (EA9) 结合的方法。臭氧—生物活性炭法是由德
[3%] 国首先开发的 , 该工艺用来处理饮用水中难降解

广泛的应用。 参考文献:
[3] 乔彤森 ’ 酶技术和电解氧化技术在废水处理治理中的 应用 [ L] (() : ’ 环境保护, 3227, 3> &;> B &;/ ’

的有机物, 通过臭氧预处理提高了废水的可生化性 和生化反应速度。臭氧降解活性炭上的有机物, 可

《环境技术》 ? 环保技术 ? !UUH 年第 F 期 ? HF ? ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
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(上接第 AF 页) X 强化管理 垃圾焚烧厂加强管理对减少二恶英而言十分重 要。如保持焚烧炉连续运行, 在垃圾焚烧系统试运 行阶段、 焚烧系统停运后重新点火或垃圾热值达不 到设计要求时应采取喷油等助燃措施。严格按照 “H. a N 指标” 进行操作, 余热锅炉热交换器表面的 连续吹灰, 烟气净化系统的正常运行, 滤袋不破损, 吸附用的活性炭及其他滤料要及时更换并妥善处 理。要 严 格 按 照 《生 活 垃 圾 焚 烧 污 染 控 制 标 准》 ($6bT P !UUU) 要求, 对烟气、 飞灰等进行处理和控 制, 防止对环境造成二次污染。焚烧产生的炉渣经 鉴别不属于危险废物的可回收利用或直接填埋; 属 于危险废物的, 必须作为危险废物处置。通过采取 强化管理措施, 减少二恶英的产生和排放。 参考文献:
[F] 黄益民, 邵敏 # 二恶英污染及具在垃圾焚烧中的控制 [ >] (X) : # 上海环境科学, !UUU, FG !@! P !@A # [!] 古野升 # 环境保全と对策技术 [ W] # オ P ム 社杂志局, FGGG, FU! P FUH # [H] 李宏, 葛英 # 二恶英的毒害、 来源及治理 [ >] , 化学工业 与工程, (O) : !UUU, F^ !G^ # [A] 金鑫, 张少盾 # 太原垃圾焚烧发电工程设计路线 [ >] # 中国环保产业, ,G) : !UU!( H! P HH #


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