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有机废水处理中臭氧氧化技术的运用

时间:2018-04-01 理工毕业论文 我要投稿

  臭氧化技术具有降解能力强、效率高、不产生二次污染、操作简单等优点,在水处理应用方面的研究正日益广泛深入。下面是小编搜集整理的相关内容的论文,欢迎大家阅读参考。

  摘要:臭氧氧化作为一种有效的有机废水处理技术,对难生物降解的有机废水具有良好的降解效果。臭氧一般不能氧化彻底有机物,由此衍生了一系列的臭氧组合工艺,本文介绍了臭氧的性质及氧化机理,分析了臭氧氧化和衍生技术在处理农药废水、焦化废水、垃圾渗滤液、纺织印染废水等难降解有机废水中的应用,并指出了臭氧氧化技术存在的问题。

  关键词:臭氧氧化技术;有机废水;废水处理

  世界人口的疯长及日益发展的工业是越来越多的水体遭受污染。而臭氧具有较高的氧化还原点位和很强的氧化性,可以氧化多种化合物,对于生物难降解的有机物具有反应速度快,处理效果好,不产生污泥等特点。随着工业技术的革新,人们发现臭氧消毒的效率要远优于氯消毒,不会在消毒过程中产生对人体有害的三氯甲烷(THMS),并且还可以有效去除水中的色、臭、味、和铁、锰等无机物质,并能降低UV吸收值、TOC、COD及氨氮。因此,臭氧氧化技术被广泛地应用于产业废水处理中[1]。

  一、臭氧的特性

  臭氧,一种浅蓝色具有刺激性气味的气体,氧原子以sp2杂化的方式形成π键,臭氧分子形状为V形。臭氧的ORP比水处理中常用消毒剂氯气高0.7V,其氧化能力也远远高于氯气高。在水中的溶解度比氧气约高13倍[1]。经臭氧处理后的水中通常含有较多的杂质,成分比较复杂,还含有许多有机污染物,所以臭氧在水中很不稳定,会迅速分解成氧气分子[2]。

  二、臭氧氧化及其衍生工艺

  臭氧氧化有机物的过程分为两种反应:直接反应和间接反应。直接反应即是通过亲核反应、环加成、亲电反应的方式。间接反应则是通过臭氧与水的自由基诱发反应生成HO?。HO?通过抽氢反应、电子转移及加成反应与大部分有机物进行复杂化学反应,从而将部分有机物矿化为CO2和H2O。通过以上反应,可将废水中大分子有机物氧化为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。虽然臭氧对很多的有机物就有氧化性,但它对氧化物的选择具有特定性,而且有机物的降解产物一般是羧酸类化合物比如一元醛、二元醛等小分子,不能直接生成二氧化碳和水,所以对COD的去除率不高。臭氧和其他工艺的结合可以更好得提高氧化速率。联用来降解废水。目前与臭氧联用的技术主要有:臭氧/UV、臭氧+活性炭、臭氧+超声波降解、臭氧与膜联用、臭氧和生物污泥等[3]。

  三、臭氧氧化技术和衍生技术在有机废水处理中的应用

  3.1臭氧降解农药废水我国土地幅员辽阔,而对农作物最大的危害即是虫咬得病,所以农药的需求量在逐年增加,由此带来的非点源污染问题也是河流水源污染的中重点,非点源污染对饮用水源地水质的威胁越来越大,这也成为给水水质处理的一个难点。农药在自然水体中虽然具有高度的稳定性,难于被生物吸收降解和被氧化剂氧化,但用臭氧+光催化氧化处理的工艺可以降解此类废水[4]。

  3.2臭氧处理焦化废水的研究焦化废水产生于石油、煤的焦化及天然气的裂解过程,迅猛的工业化发展使焦化废水的排放量与日俱增,其中多含有多氨氮、环芳烃类物质、吡啶、氰化物及煤焦油等[5],污染物多为难生物降解的有有毒有害物质。大量的实验研究表明:臭氧技术处理后的焦化废水可以出水水质有了明显提高。吴玲等[6]通过实验考察了臭氧对焦化废水的降解效果影响。研究表明:对于COD<1000mg/L、酚<500mg/L以下的焦化废水,经臭氧技术处理后水质改善很多。

  3.3臭氧处理垃圾渗滤液的研究垃圾渗滤液来源于垃圾填埋场中垃圾水分中,是一种污染性极强的高浓度有机废水,含有机污染物高达77种,被列入我国环境优先控制污染物“黑名单”。经过臭氧氧化后,废水的生化性(B/C)有了很大的提高,降低了后续处理的难度,冯旭东等[7]研究了“生物+臭氧氧化”技术降解垃圾渗滤液。结果表明:当臭氧流量为0.4L/min时,废水中的COD由900mg/L降为550mg/L以下,B/C也得到了提高(约为0.28),其出水水质可达我国生活垃圾填埋场污染控制二级标准。

  3.4臭氧技术对纺织印染废水的处理纺织印染行业排放的废水一直占工业废水排污的比重很大,印染废水特点是水量大、有机污染物含量很高、水质变化幅度大、色深、碱性较大,属于难处理的工业废水。印染新原料、新助剂、新工艺的不断研发和应用使得工业生产中排放的废水中污染物组分变得越来越复杂,用臭氧进行深度处理在色度的降低和COD去除方面有显著的效果,目前臭氧被广泛应用于印染废水处理。卢宁川等[8]对印染废水采用臭氧处理进行了处理。,结果发现臭氧对含有GBC枣红基染料的印染废水的色度和CODcr去除率可达到94.4%和72.2%。

  四、结论与展望

  臭氧氧化工艺及衍生技术近年来已经被深入研究,并被广泛应用于有机废水的预处理和深度处理中。但臭氧应用于难降解有机废水还存在着一些弊端比如:臭氧能氧化水中许多有机物,但臭氧与有机物的反应是有选择性的,而且对有机物的氧化分解不够;臭氧氧化后的产物往往为羧酸类有机物;臭氧生成的成本比较高,而利用率不高提高了臭氧氧化技术的费用。因此,研究臭氧的高级氧化技术(O3/UV、O3/H2O2、O3/活性炭等)是十分有意义的。针对不同特征的难降解有机废水,选择合适的臭氧高级氧化技术,并提高臭氧的利用效率和氧化能力,改善废水中污染物的去除效果是今后研究的重点。

  参考文献

  [1]张贡意,韩荣新.臭氧氧化技术在污水处理中的研究现状[J].城镇供水,2013(6):42-4.

  [2]夏大磊,王松,孙聪,etal.臭氧氧化技术处理废水研究现状[J].山东化工,2015(10):180-1.

  [3]陈琳,刘国光,吕文英.臭氧氧化技术发展前瞻[J].环境科学与技术,2004,27(B08):143-5.

  [4]夏晓武,孙世群.臭氧预处理农药废水的研究[J].合肥工业大学学报:自然科学版,2005,28(3):270-3.

  [5]李福勤,牛红兰,安晓婵,etal.臭氧氧化法预处理焦化废水的试验研究[J].工业用水与废水,2011,42(4):16-8.

  [6]吴玲,夏中明.臭氧氧化法处理焦化废水的研究[J].化肥设计,1995(5):45-7.

  [7]冯旭东,刘芳,郭明旻,etal.垃圾渗滤液生物处理出水臭氧氧化的研究[J].环境污染与防治,2005,27(5):387-8.

  [8]卢宁川,府灵敏.臭氧处理印染废水的方法研究[J].江苏环境科技,2002,15(2):1-2.

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