有機廢水處理中臭氧氧化技術的運用

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摘要：臭氧氧化作為一種有效的有機廢水處理技術,對難生物降解的有機廢水具有良好的降解效果。臭氧一般不能氧化徹底有機物，由此衍生了一系列的臭氧組合工藝，本文介紹了臭氧的性質及氧化機理,分析了臭氧氧化和衍生技術在處理農(nóng)藥廢水、焦化廢水、垃圾滲濾液、紡織印染廢水等難降解有機廢水中的應用,并指出了臭氧氧化技術存在的問題。

關鍵詞：臭氧氧化技術；有機廢水；廢水處理

世界人口的瘋長及日益發(fā)展的工業(yè)是越來越多的水體遭受污染。而臭氧具有較高的氧化還原點位和很強的氧化性，可以氧化多種化合物，對于生物難降解的有機物具有反應速度快，處理效果好，不產(chǎn)生污泥等特點。隨著工業(yè)技術的革新，人們發(fā)現(xiàn)臭氧消毒的效率要遠優(yōu)于氯消毒，不會在消毒過程中產(chǎn)生對人體有害的三氯甲烷（THMS），并且還可以有效去除水中的色、臭、味、和鐵、錳等無機物質，并能降低UV吸收值、TOC、COD及氨氮。因此，臭氧氧化技術被廣泛地應用于產(chǎn)業(yè)廢水處理中[1]。

1臭氧的特性

臭氧，一種淺藍色具有刺激性氣味的氣體，氧原子以sp2雜化的方式形成π鍵，臭氧分子形狀為V形。臭氧的ORP比水處理中常用消毒劑氯氣高0.7V，其氧化能力也遠遠高于氯氣高。在水中的溶解度比氧氣約高13倍[1]。經(jīng)臭氧處理后的水中通常含有較多的雜質，成分比較復雜，還含有許多有機污染物，所以臭氧在水中很不穩(wěn)定，會迅速分解成氧氣分子[2]。

2臭氧氧化及其衍生工藝

臭氧氧化有機物的過程分為兩種反應：直接反應和間接反應。直接反應即是通過親核反應、環(huán)加成、親電反應的方式。間接反應則是通過臭氧與水的自由基誘發(fā)反應生成HO?。HO?通過抽氫反應、電子轉移及加成反應與大部分有機物進行復雜化學反應，從而將部分有機物礦化為CO2和H2O。通過以上反應，可將廢水中大分子有機物氧化為以生物降解的小分子化合物，污水的COD可得到一定的去除而且色度也可大大降低。雖然臭氧對很多的有機物就有氧化性，但它對氧化物的選擇具有特定性，而且有機物的降解產(chǎn)物一般是羧酸類化合物比如一元醛、二元醛等小分子，不能直接生成二氧化碳和水，所以對COD的去除率不高。臭氧和其他工藝的結合可以更好得提高氧化速率。聯(lián)用來降解廢水。目前與臭氧聯(lián)用的技術主要有：臭氧/UV、臭氧+活性炭、臭氧+超聲波降解、臭氧與膜聯(lián)用、臭氧和生物污泥等[3]。

3臭氧氧化技術和衍生技術在有機廢水處理中的應用

3.1臭氧降解農(nóng)藥廢水我國土地幅員遼闊，而對農(nóng)作物最大的危害即是蟲咬得病，所以農(nóng)藥的需求量在逐年增加，由此帶來的非點源污染問題也是河流水源污染的中重點，非點源污染對飲用水源地水質的威脅越來越大，這也成為給水水質處理的一個難點。農(nóng)藥在自然水體中雖然具有高度的穩(wěn)定性，難于被生物吸收降解和被氧化劑氧化，但用臭氧+光催化氧化處理的工藝可以降解此類廢水[4]。

3.2臭氧處理焦化廢水的研究焦化廢水產(chǎn)生于石油、煤的焦化及天然氣的裂解過程，迅猛的工業(yè)化發(fā)展使焦化廢水的排放量與日俱增，其中多含有多氨氮、環(huán)芳烴類物質、吡啶、氰化物及煤焦油等[5]，污染物多為難生物降解的有有毒有害物質。大量的實驗研究表明：臭氧技術處理后的焦化廢水可以出水水質有了明顯提高。吳玲等[6]通過實驗考察了臭氧對焦化廢水的降解效果影響。研究表明：對于COD<1000mg/L、酚<500mg/L以下的焦化廢水，經(jīng)臭氧技術處理后水質改善很多。

3.3臭氧處理垃圾滲濾液的研究垃圾滲濾液來源于垃圾填埋場中垃圾水分中，是一種污染性極強的高濃度有機廢水，含有機污染物高達77種，被列入我國環(huán)境優(yōu)先控制污染物“黑名單”。經(jīng)過臭氧氧化后，廢水的生化性（B/C）有了很大的提高，降低了后續(xù)處理的難度，馮旭東等[7]研究了“生物+臭氧氧化”技術降解垃圾滲濾液。結果表明：當臭氧流量為0.4L/min時，廢水中的COD由900mg/L降為550mg/L以下，B/C也得到了提高（約為0.28），其出水水質可達我國生活垃圾填埋場污染控制二級標準。

3.4臭氧技術對紡織印染廢水的處理紡織印染行業(yè)排放的廢水一直占工業(yè)廢水排污的比重很大，印染廢水特點是水量大、有機污染物含量很高、水質變化幅度大、色深、堿性較大，屬于難處理的工業(yè)廢水。印染新原料、新助劑、新工藝的不斷研發(fā)和應用使得工業(yè)生產(chǎn)中排放的廢水中污染物組分變得越來越復雜，用臭氧進行深度處理在色度的降低和COD去除方面有顯著的效果，目前臭氧被廣泛應用于印染廢水處理。盧寧川等[8]對印染廢水采用臭氧處理進行了處理。，結果發(fā)現(xiàn)臭氧對含有GBC棗紅基染料的印染廢水的色度和CODcr去除率可達到94.4%和72.2%。

4結論與展望

臭氧氧化工藝及衍生技術近年來已經(jīng)被深入研究，并被廣泛應用于有機廢水的預處理和深度處理中。但臭氧應用于難降解有機廢水還存在著一些弊端比如：臭氧能氧化水中許多有機物，但臭氧與有機物的反應是有選擇性的，而且對有機物的氧化分解不夠；臭氧氧化后的產(chǎn)物往往為羧酸類有機物；臭氧生成的成本比較高，而利用率不高提高了臭氧氧化技術的費用。因此，研究臭氧的高級氧化技術(O3/UV、O3/H2O2、O3/活性炭等)是十分有意義的。針對不同特征的難降解有機廢水，選擇合適的臭氧高級氧化技術，并提高臭氧的利用效率和氧化能力，改善廢水中污染物的去除效果是今后研究的重點。

參考文獻

[1]張貢意,韓榮新.臭氧氧化技術在污水處理中的研究現(xiàn)狀[J].城鎮(zhèn)供水,2013(6):42-4.

[2]夏大磊,王松,孫聰,etal.臭氧氧化技術處理廢水研究現(xiàn)狀[J].山東化工,2015(10):180-1.

[3]陳琳,劉國光,呂文英.臭氧氧化技術發(fā)展前瞻[J].環(huán)境科學與技術,2004,27(B08):143-5.

[4]夏曉武,孫世群.臭氧預處理農(nóng)藥廢水的研究[J].合肥工業(yè)大學學報:自然科學版,2005,28(3):270-3.

[5]李福勤,牛紅蘭,安曉嬋,etal.臭氧氧化法預處理焦化廢水的試驗研究[J].工業(yè)用水與廢水,2011,42(4):16-8.

[6]吳玲,夏中明.臭氧氧化法處理焦化廢水的研究[J].化肥設計,1995(5):45-7.

[7]馮旭東,劉芳,郭明旻,etal.垃圾滲濾液生物處理出水臭氧氧化的研究[J].環(huán)境污染與防治,2005,27(5):387-8.

[8]盧寧川,府靈敏.臭氧處理印染廢水的方法研究[J].江蘇環(huán)境科技,2002,15(2):1-2.

作者:樊苑 單位:中材科技股份有限公司