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臭氧在市政水處理中的應(yīng)用

發(fā)布者：admin 發(fā)布時(shí)間：2014-4-9

摘要：由于臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，同時(shí)易分解，所以在城市的污水處理上得到了廣泛的應(yīng)用。本文簡(jiǎn)要的從臭氧的氧化性、分解性和腐蝕性上分析了臭氧的基本特質(zhì)，并簡(jiǎn)要講述了臭氧處理污水的具體流程，并以飲用水的消毒和對(duì)水體的除臭脫色方面為例簡(jiǎn)單介紹臭氧的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：污水處理臭氧城市氧化性

一、臭氧的基本性質(zhì)

臭氧的氧化能力 臭氧的氧化能力很強(qiáng)，幾乎是目前所知道的氧化劑中最強(qiáng)的，這一點(diǎn)可以通過(guò)氧化還原電位中結(jié)果的比較上來(lái)實(shí)現(xiàn)，在具體的氧化還原電位中，氧氣（O2）、氯氣（Cl）、二氧化氯（ClO2）、氧化錳（MnO2）所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電位都沒(méi)法跟臭氧相比，同時(shí)臭氧在水中的分解速度很快.在含有雜質(zhì)的水溶液中能迅速回復(fù)到氧氣的狀態(tài)，其衰期為5-30min.若水溫接近0℃時(shí)能更穩(wěn)定些。研究表明。臭氧在水中的分解速度隨水溫和pH值的提高而加快，由于臭氧具有強(qiáng)氧化性，因此能與除了金、鉑外的所有金屬發(fā)生反應(yīng)，能氧化許多有機(jī)物，極易與-SH、=S、-NH、=NH、-OH和-CHO等反應(yīng)；與芳香族化合物也能反應(yīng).但速度慢些,對(duì)于脂肪族化合物幾乎沒(méi)有效果。

臭氧的易分解性 臭氧不但具有強(qiáng)氧化性的特點(diǎn)，其化學(xué)性質(zhì)也比較的活躍，在常溫下就可以分解為氧氣，并在分解的過(guò)程中釋放出284 kJ/mol的熱量，具體用化學(xué)式來(lái)表示就是： 2O3=3O2 臭氧在空氣中的分解速度跟溫度和臭氧自身的濃度有關(guān)，研究證明，當(dāng)外在空間的溫度越高、臭氧的濃度越大，其分解的速度也就越快；而臭氧在水中分解的速度是跟水溫與酸堿度（pH）有關(guān)，水溫越高是臭氧的分解速度越快，而pH值越高，也就是水的堿性越強(qiáng)使，臭氧的分解也就越快。

臭氧的腐蝕性 由于臭氧具有很高的氧化性，所以除了鉑和金以外，臭氧幾乎可以氧化在空氣中的所有金屬，所以這也體現(xiàn)了臭氧的腐蝕性，而且臭氧對(duì)非金屬材料也有強(qiáng)烈的腐蝕作用。基于這種原因，在實(shí)際的生產(chǎn)中常使用25％的鉻鐵合金來(lái)制造臭氧發(fā)生設(shè)備.而且在發(fā)生設(shè)備和計(jì)量設(shè)備中，不能用普遍的橡膠作密封材料，必須采用耐腐蝕的硅膠或者耐酸橡膠。

二、臭氧工藝處理污水的流程

（一）能量需求 臭氧工藝處理中的能量需求主要指的是對(duì)電力的需求，作用就是要提供將氧轉(zhuǎn)化為臭氧的能量，同時(shí)在對(duì)配料氣的準(zhǔn)備、臭氧的接觸和尾氣破壞上都需要電力上能量的提供，同時(shí)還包括在工藝儀表、檢測(cè)設(shè)施的使用上。

（二）配料氣的準(zhǔn)備 臭氧的發(fā)生是用空氣、富氧空氣或高純度氧發(fā)生的。如果使用空氣發(fā)生臭氧,在將它導(dǎo)入臭氧發(fā)生器以前,必須先去除濕氣、顆粒物、油霧。如果不將這些雜質(zhì)去除會(huì)對(duì)臭氧發(fā)生過(guò)程形成危害。同時(shí)，在對(duì)空氣的改善上要做到以下幾方面的內(nèi)容：首先要將配料氣中的空氣進(jìn)行壓縮，并將壓縮后的空氣進(jìn)行冷卻和干燥，最后再將處理后的空氣進(jìn)行過(guò)濾。如果這里需要用到純氧，那么則需要相應(yīng)的針對(duì)純氧的性質(zhì)和要求來(lái)對(duì)步驟進(jìn)行改善。

（三）臭氧發(fā)生 由于臭氧化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,發(fā)生后很快分解成氧氣,因此必須就地發(fā)生。當(dāng)今最有效的生產(chǎn)臭氧的方法是放電法。在一個(gè)由高壓電極和低壓電極形成的電場(chǎng)區(qū)域內(nèi),當(dāng)干燥氧氣或空氣流經(jīng)過(guò)這個(gè)由電極和阻擋介電質(zhì)形成了介電室時(shí),在高電壓/高密度電流作用下,氧分子在電子轟擊下形成氧原子,氧原子和氧分子結(jié)合形成臭氧。

（四）臭氧接觸 由臭氧發(fā)生器產(chǎn)生出來(lái)的臭氧,需要一種臭氧接觸反應(yīng)系統(tǒng)將臭氧投入到污水中并使之與污水中的有機(jī)物、細(xì)菌、金屬離子等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)及消毒生化反應(yīng)過(guò)程。傳統(tǒng)上常采用逆流擋板接觸器,臭氧在第一室或者第三室加蓋接觸池中接觸。臭氧用多孔擴(kuò)散器或注射器由第一室底部引入。在第一室中發(fā)生快速臭氧反應(yīng),然后污水與臭氧的混合體進(jìn)入第二室進(jìn)行較緩慢的反應(yīng)。第三反應(yīng)室用以完成緩慢反應(yīng),并使臭氧得以分解。

（五）尾氣破壞 因?yàn)槌粞跏且环N特別刺激而有毒的氣體。從接觸器排出的尾氣應(yīng)進(jìn)行收集并對(duì)所有的殘余臭氧進(jìn)行解析。

三、臭氧在水處理中的應(yīng)用

飲用水的消毒和深度處理 在傳統(tǒng)的飲用水處理工藝中大多使用氧氣或次氯酸鈉作為消毒劑和氧化劑。氯能有效殺滅水中的細(xì)菌.但近年來(lái)發(fā)現(xiàn)氯處理產(chǎn)生的一些副產(chǎn)物如三氯甲烷等有機(jī)鹵代物具有一定的毒性，甚至有致癌、致畸、致突變作用。為此.飲用水的臭氧處理技術(shù)受到重視和深入研究。研究表明臭氧不僅具有很強(qiáng)的消毒殺菌作用，還可以氧化去除水中的微污染物質(zhì).這些微污染物往往難以生物降解，而且臭氧氧化程度較為徹底.較少產(chǎn)生副產(chǎn)物。

水體的除臭脫色 廢水中的有機(jī)或無(wú)機(jī)物含有硫和氮是引起臭味的主要原因.當(dāng)投入1-2mg／L低濃度的臭氧于廢水中時(shí)。就可氧化這些物質(zhì)起到除臭效果。值得一提的是.臭氧作了脫除異昧外.還可防止異味的再產(chǎn)生。這是由于臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的氣體中含有大量的氧氣或空氣，而產(chǎn)生臭味的物質(zhì)易在缺氧環(huán)境下導(dǎo)致發(fā)臭，若采用臭氧處理時(shí)，在氧化除臭的同時(shí)，形成了富氧環(huán)境.可阻止臭味的再產(chǎn)生。臭氧對(duì)水體中的著色有機(jī)物具有氧化分解作用.微量的臭氧就能起到良好的效果。著色有機(jī)物一般是具有不飽和鍵的多環(huán)有機(jī)物，用臭氧進(jìn)行處理時(shí)能夠打開(kāi)不飽和化學(xué)鍵，使分子斷鍵.從而使水變清。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，臭氧氧化工藝中所用到的介電體材料、配料氣的檢測(cè)以及對(duì)臭氧的接觸和破壞等方面的研究成果也會(huì)不斷的得到完善，會(huì)在很大程度上提高臭氧對(duì)污水的處理能力，同時(shí)降低技術(shù)成本和對(duì)能量的消耗，從而促進(jìn)我國(guó)在對(duì)城市污水處理上的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]梅特卡夫和埃迪公司.廢水工程處理及回用.秦裕珩,等譯.第4版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004

[2]徐新華.水與廢水的臭氧處理.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003

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