臭氧预氧化技术在水处理中的应用

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摘要 由于水中污染物越来越复杂，需要在常规处理工艺之前增加预处理工艺，当前臭氧预氧化技术在水处理过程中得到广泛的应用，本文主要介绍臭氧预氧化技术在水处理中的应用。

关键词 预处理工艺；臭氧；水处理

中图分类号X7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）110-0145-02

近几年来环境污染问题越来越严重，水中的污染物不仅种类越来越多，而且其毒性强、降解难度大，所以常规的处理工艺已经无法满足要求，因此一般要在常规处理工艺的基础上相应的增加一些预处理工艺或是深度处理工艺。常见的预处理工艺有：粉末活性炭吸附法，化学氧化法，生物氧化法。本文主要阐述臭氧预氧化技术在水处理中的应用。

1臭氧预氧化技术的作用机理

臭氧是氧气的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，有强烈刺激性、氧化性很强。主要的制臭氧技术有：电解法、核辐射法、紫外线、等离子体及电晕放电法等几种。应用比较广泛的是臭氧发生器放电氧化空气或纯氧气成臭氧，紫外线杀菌灯分解空气中的氧气形成臭氧。即应用高能量交互式电流作用空气中的氧气使氧气分子电离而成臭氧。高锰酸盐和强酸反应可以生成臭氧(O3)，且浓高锰酸盐溶液本身会缓慢地氧化水，形成少量的臭氧。

臭氧作为氧化剂时其氧化过程可分为直接氧化和间接氧化。直接氧化是指臭氧直接与水中物质反应的过程，间接氧化是指臭氧在水中可分解产生二级氧化剂（羟基自由基・OH），・OH是一种非常强的氧化剂，能够使许多有机物彻底降解生成CO2和H2O[1]。臭氧预氧化技术可以去除水中的无机污染物和有机污染物、去除藻类、能够改善感官指标、助凝、对致病微生物的灭活、控制消毒副产物的形成等。

2 臭氧预氧化技术在水处理中的应用

李思思[1]等对天津市以滦河水为水源水的某水厂进行了预臭氧化-紫外+氯联合消毒工艺处理，在实验过程中分别对各处理单元出水中的三卤甲烷生成势（THMFP）、卤乙酸生成势（HAAFP）、甲醛、溴酸盐的含量进行检测，原水经过预臭氧化处理后，THMFP和HAAFP 的质量浓度均有降低，其平均去除率分别为 22.76%和22.38%。张华[2]等研究了氯化和臭氧预氧化对污水中 DOM 的发光细菌急性毒性的影响，张华等人在实验过程中利用树脂吸附将臭氧预氧化前后的 DOM 分离为疏水性和亲水性等6种组分,对 DOM 的 6 种组分分别氯化，鉴别氯化前后各组分的发光细菌急性毒性，鉴别结果表明亲水性组分的比例在臭氧预氧化后明显增加，且亲水性有机物的急性毒性显著强于疏水性有机物。刘婷[3]等研究了利用臭氧预氧化/膜生物反应器(O3/MBR) 工艺处理受污染地表水，刘婷等在投加药量1.5mg/L，接触时间为 15min的条件下观察到臭氧预氧化不仅能够有效提高对有机污染物的去除效率，而且显著降低了膜污染，同时采用凝胶色谱对水中溶解性有机物(DOM) 的分子质量分布进行了研究，研究结果表明：在 254nm 波长处，O3/MBR 工艺混合液中 DOM 的吸收强度明显低于 MBR 的，尤其是分子质量为500u～2 000u的有机污染物，证明了臭氧预氧化能够减轻这类物质引起的膜污染。张爱舫[4]等研究了利用臭氧氧化技术处理直接紫染料废水，实验结果表明，臭氧氧化过程中CO去除率随着臭氧投加量的增加而增强，随着反应时间和初始 pH 的增加先增大后减小；色度的去除率随着臭氧投加量和反应时间的增加而增加，随着初始 pH 的增加先增加后略有减小，并且确定出在初始 pH为10、臭氧投加量为 35μg/L、处理7min时，COD 去除率达92.8％，色度去除率可达 98.3％，此时的污水处理效果最佳。方晶云[5]等研究了利用臭氧预氧化对藻细胞及胞外分泌物消毒副产物生成势的影响，研究表明臭氧预氧化可以降低胞外分泌物形成氯化消毒副产物(DBP)的能力,且随着反应时间延长,DBPFP降低越多，方晶云等人在研究过程中确定了在0.1975mg/L臭氧预氧化10min后混凝,可比单纯混凝降低胞外分泌物DBPFP 31%,其中HAAFP降低52.16%,而THMFP却升高12.15%,由实验得出臭氧预氧化控制胞外分泌物DBPFP主要原因是其可以很好地控制卤乙酸生成势，同时臭氧预氧化会使含藻细胞水样的DBPFP大幅度升高,且随着氧化时间延长,各种氯化消毒副产物生成势几乎呈线性增加。高祯[6]等研究了臭氧预氧化对石化污水厂二级出水水质的作用，实验研究表明臭氧预氧化能够去除水中含不饱和键以及溶解性微生物产物和腐殖酸类等难降解有机物，改变了废水中有机物的分子结构，使水中分子量小于1×103的有机物比例从53％提高至67％，并且确定出在二级出水平均COD为77.8mg/L，臭氧投量为10mg/L，接触时间为４min的条件下，臭氧预氧化对COD的平均去除率为11.4％，对UV254的平均去除率为23.9％，预氧化后废水经BAF处理，其COD去除量较二级出水直接经BAF处理提高了14.9％。

3 结论

臭氧水处理技术，臭氧发生器可以对水中有机物质进行分解，其过程不会产生不环保的物质，是已知氧化能力很强的材料。它作为一项既环保又安全的应用技术，可以解决水中的异味物质以及颜色不纯净的问题，还能将水中总有机物含量（COD）降低50%左右。臭氧预氧化技术具有氧化能力强、反应时间短、不产生三卤甲烷等副产物等特点，但是水中有些有机物臭氧氧化，将大分子的有机物转换成具有毒性的小分子中间产物，所以在利用臭氧预氧化技术时应该与其它相应的工艺结合这样可以能够彻底的污染物。

参考文献

[1]李思思，何凤华，钟晓，等.水厂预臭氧化处理过程中消毒副产物的变化研究[J].水处理技术，2012，38(7)：14-20.

[2]张华，曲久辉，刘慧娟.氯化和臭氧预氧化处理对污水中溶解性有机物发光细菌急性毒性的影响[J].中国科学，2011，41(1)：91-96.

[3]刘婷，林，沈洁敏，等.臭氧预氧化/MBR 工艺的膜污染研究[J].中国给水排水，2011，27(7)：7-41.

[4]高爱舫，吴财松，郑心愿，等.臭氧氧化技术处理直接紫染料废水的分析[J].湖北农业科学，2012，51(19)：4226-4232.

[5]方晶云，马军，王立宁，等.臭氧预氧化对藻细胞及胞外分泌物消毒副产物生成势的影响[J].环境科学，2006，27(6)：1127-1132.

[6]高祯，吴昌永，周岳溪，等.臭氧预氧化对石化污水厂二级出水水质的作用[J].化工学报，2013，64(9)：3390-3395.