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臭氧氧化技術(shù)及其在微污染水處理中的應(yīng)用

文檔作者：王醅王龍張亮文檔來(lái)源： 1山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院 2濟(jì)南市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年10月29日
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臭氧氧化技術(shù)及其在微污染水處理中的應(yīng)用
王醅-·2王龍·張亮z
(1山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院
2濟(jì)南市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院山東濟(jì)南250101)
摘要闡述水處理中臭氧氧化的主要機(jī)理。通過(guò)從臭氧的氧化、消毒以及臭氧氧化聯(lián)用技術(shù)方面對(duì)其研究進(jìn)展予以綜
述．并對(duì)其在微污染水處理中的應(yīng)用和前景做出展望。
關(guān)鍵詞臭氧臭氧氧化微污染水
中圖分類號(hào)：×703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2014)03一077—03
目前，水資源成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)。伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)
展．水污染問(wèn)題也日趨突出。污染水的處理成為社會(huì)必須面
對(duì)的挑戰(zhàn)．各種水處理工藝相繼推出。微污染水源水的處理
對(duì)傳統(tǒng)水處理工藝提出挑戰(zhàn)．由于液氯氧化會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)
物．臭氧氧化技術(shù)成為了水處理中普遍接受的水處理方法。
臭氧通過(guò)氧化大分子的有機(jī)物．改變有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)
到處理水中有機(jī)物以及消毒的目的。
1臭氧氧化的機(jī)理
目前研究認(rèn)為[1-3]．臭氧具有很強(qiáng)的氧化性．可以氧化多
種化合物。溶解在水中的臭氧會(huì)出現(xiàn)下列2種氧化反應(yīng)：①
直接氧化污染物，反應(yīng)較緩慢。有明顯選擇性；②在過(guò)氧化
氫、有機(jī)物、腐殖質(zhì)和高濃度的氫氧根的誘發(fā)下分解成氧化
性更強(qiáng)的羥基自由基H0．(E=2．8V)，間接地氧化有機(jī)物、微
生物和氨等，反應(yīng)相當(dāng)快，且沒(méi)有選擇性，反應(yīng)更強(qiáng)烈，氧化
能力更強(qiáng)，可引發(fā)鏈反應(yīng)，使許多有機(jī)物極性增加，可生化性
提高。臭氧氧化很難將水中的有機(jī)污染物徹底無(wú)機(jī)化。主要
以中間產(chǎn)物的形式存在于水中。
直接反應(yīng)(D反應(yīng))：污染物+O一產(chǎn)物或中間物
間接反應(yīng)(R反應(yīng))：污染物+H0．一產(chǎn)物或中間物
在微污染水處理中．臭氧氧化法處理的適宜對(duì)象主要包
括殺菌、除嗅、除味、脫色、除鐵、除錳、除去微量有機(jī)物等。臭
氧氧化反應(yīng)完全、速度快，可以減少構(gòu)筑物的體積。此外，臭
氧氧化不產(chǎn)生污泥．可以減少造成二次污染的機(jī)率。但臭氧
氧化也存在一定的弊端，如：不可在水中長(zhǎng)期存在剩余臭氧，
臭氧必須是現(xiàn)產(chǎn)現(xiàn)用．水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)臭氧的劑量難以控制
調(diào)節(jié)。另外，臭氧殺菌的效果受臭氧濃度、水溫、pH值、水的
濁度等因素影響。
2臭氧氧化技術(shù)的研究進(jìn)展
2．1 國(guó)外研究進(jìn)展
臭氧(O，)是一種發(fā)現(xiàn)較早的物質(zhì)，具有較強(qiáng)的氧化性和
消毒性．但由于價(jià)格高于普通使用的氯氧化劑．所以沒(méi)被廣
泛應(yīng)用。伴隨著人們生活水平的提高，以及檢測(cè)水平的提高，發(fā)
現(xiàn)氯消毒具有對(duì)嗅味的破壞．產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物等負(fù)面影響[4]．而
臭氧作為氧化劑產(chǎn)生的副產(chǎn)物少．故具有新的發(fā)展空間。早
在1781年。VaIlM秈m就第1次報(bào)道了臭氧．到1871年，臭
氧分子式才得到確定。臭氧具有極強(qiáng)的氧化性．在酸性介質(zhì)
中．其標(biāo)準(zhǔn)電極電位E=2．07V，在堿性介質(zhì)中，E=1．27V。因其
強(qiáng)氧化性。臭氧得到廣泛研究和應(yīng)用。在水處理實(shí)踐中，早在
1893年荷蘭的SclllleUer．V等用臭氧對(duì)Rhine河進(jìn)行消毒處
理：1905年法國(guó)Nice市將臭氧用于飲用水消毒。
微污染水源水含有少量或痕量的溶解性有機(jī)物．或難檢
測(cè)的內(nèi)分泌干擾物。造紙廠的廢水中含有大量有機(jī)污染物，
DaIliel R．Medeiros等人研究造紙廠廢水處理時(shí)．利用臭氧氧
化將大分子量的有機(jī)物降解轉(zhuǎn)化成小分子量的有機(jī)物．同時(shí)
廢水的色度也得到大幅度降低[5]。
消毒與殺菌是飲用水水質(zhì)的最后保障．M．kao等人在
Ebm河基于臭氧、臭氧，過(guò)氧化氫和臭氧，二氧化鈦在野生菌
株的梭狀芽孢桿菌方面做出研究并得出除菌效果都極高．但
有效程度臭氧，過(guò)氧化氫>臭氧>臭氧，二氧化鈦[6]。
內(nèi)分泌干擾物的出現(xiàn)及檢測(cè)是現(xiàn)階段飲用水水源水中
新發(fā)現(xiàn)的微污染物質(zhì)．由于其濃度的痕量性，增加了檢測(cè)和
去除的難度。Maureen Nal(onechny等人利用臭氧，過(guò)氧化氫
批量處理雌激素類物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)pH值對(duì)臭氧，過(guò)氧化氫進(jìn)行氧
化去除激素的反應(yīng)速率的影響最大[7]。
2．2國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展
(1)臭氧作為消毒劑的研究進(jìn)展。隨著生活水平的提高，
人們對(duì)水質(zhì)的要求也越來(lái)越高．各國(guó)尤其是歐洲和美國(guó)都制
定了十分嚴(yán)格的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。相比較我國(guó)的飲用水水質(zhì)
標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)項(xiàng)目多。閾值限制也嚴(yán)格。目前飲用水處理關(guān)注的
問(wèn)題有2個(gè)：①消毒的安全性；②微污染水源水的處理。傳統(tǒng)
水處理工藝不能滿足水質(zhì)處理要求．故需要研究更適合處理
微污染水源水的處理工藝和產(chǎn)生少量或不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物
的消毒劑。
在傳統(tǒng)水處理中為保證控制微生物的量．通常在清水池
前加氯．并且管網(wǎng)中一般存在一定的余氯量來(lái)保證管網(wǎng)中消
毒劑的量。但研究發(fā)現(xiàn)液氯作為消毒劑可以產(chǎn)生消毒副產(chǎn)
物，如三鹵甲烷等有機(jī)鹵化物。這些物質(zhì)具有一定的毒性，有
些還致癌、致畸、致突變[5]。作為液氯消毒劑的替代物。臭氧
逐漸被用作水廠的初級(jí)消毒劑．從而減少消毒副產(chǎn)物DBPs
的前提物的產(chǎn)生．二級(jí)消毒再采用液氯、二氧化氯、氯胺等。
臭氧對(duì)一般細(xì)菌、大腸桿菌、病毒等的殺菌能力比氯系列的
消毒劑要強(qiáng)幾十倍到幾百倍．各種常見(jiàn)的消毒劑的殺菌能力
作者簡(jiǎn)介：王{孝(1979～)，男，工程師，在讀碩士研究生。市政工程專業(yè)，研究方向：水系統(tǒng)節(jié)能與優(yōu)化理論與技術(shù)。

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