臭氧在市政污水处理中的应用

臭氧在市政污水处理中的应用张雪晨（南京工大环境科技有限公司，江苏南京２１００００）【摘要】臭氧（Ｏ３）对各种物体的氧化能力较强，并且是极易溶于水的一种氧分子。因此，人们常常利用臭氧来氧化水中的污染物，从而使水更加清洁，减少因污水导致的土壤破化，以及对水生物的伤害。臭氧工作原理极其简单，一方面通过自身的氧化作用直接对水中污染物进行分解，另一方面，通过产生一种化学物质间接对污染物进行降解。该技术容易操作，因此臭氧被广泛地应用于污水处理中。【关键词】臭氧；污水处理；应用　　由于环保污染治理工作的不断深入，废水处理领域已得到长足的进步。但环保标准中的污染物种类日益增多，污染物浓度限值日益严格，为此市政污水处理需求不断增加。市政污水经过物化、生化等处理后，出水具有Ｂ／Ｃ低、污染物浓度低、污染物处理难度大等特点，常规的物化和生化方法难以大幅提高污染物去除效果。臭氧因其具有强氧化性，为难降解污染物的去除提供了可能。因此，臭氧在市政污水处理中研究和应用日益增多。一、臭氧的基本性质（一）臭氧的氧化能力臭氧在水中进行溶解之后会逐步转变成长链状的有机物，并且这种有机物是不饱和的状态。臭氧是属于氧的同素异形体，属于一种含有三个氧原子的大分子，并且这三个氧原子呈现三角形的排列方式。其中处于中间的一个原子与其他的两个原子距离长度是相等的。臭氧在正常的温度下呈现的是一种淡蓝色的气体，并有一种刺鼻的鱼腥味，溶于水之后使水变成了深蓝色，而臭氧在固体的状态时是紫黑色的。臭氧的分子结构界定其具有不稳定的特点，一般情况下，在空气中臭氧只需要２０～５０ｍｉｎ就可以完全挥发掉，所以臭氧在空气中有一部分会变成氧气，并且温度越高越容易分解，分解的速度也就越快。研究表明，臭氧在水中的分解速度要比在空气中慢一些，正常情况下为３５ｍｉｎ，并且其溶解速度受到水温的影响，因此要具体情况具体分析。将臭氧、氯、过氧化氢这三种化学分子的电极电位进行比较，发现臭氧的氧化性能最优，氯和过氧化氢分别为１３６和１７８。所以，臭氧氧化性最强，仅次于氟，而氟不易溶于水的特征决定了在进行水处理时，应当首选臭氧。（二）臭氧的腐蚀性臭氧有着高强度的氧化性能，显而易见其缺点就是自身的强腐蚀性。除了一些比较贵重的金属，例如金、铂以外，臭氧对其他类型的金属都具有高强度的腐蚀和破坏的作用，此外，臭氧还对一些非金属的物体同样具有腐蚀性，即便是一些抗腐蚀性极强并且含有聚氯乙烯的塑料制品。在操作臭氧技术时所使用的设备也会因和臭氧的接触而产生氧化的现象，设备经常会出现疏松和开裂的问题。臭氧有着难闻的气味，并且并不是无毒的气体，所以工业对臭氧的生产量要有所控制，不能进行大量的生产，否则对人的身体也会带来一定的危害。二、臭氧在市政污水处理中的应用（一）消毒、除臭、脱色、去杂质方面的应用在市政污水处理过程中，臭氧常用来进行杀菌消毒、除臭、脱色、去杂质等。不同臭氧投加量可以达到不同的处理效果，具体项目的实际臭氧投加量取决于项目实际水质特征和处理效果等因素。根据自来水厂和市政污水处理厂的应用，通常采用不锈钢管将臭氧通入混凝土结构的反应池内，采用陶瓷曝气盘进行曝气。因其可利用原有的设施，这种方法使用最多。同时，旁流注入、主流注入、活塞流反应器和加压反应器也被应用。臭氧产量（臭氧浓度和臭氧流量）、尾气臭氧浓度的在线监测也易于实现，并可根据实际废水流量控制臭氧加量。（二）印染污水和造纸污水处理方面的应用臭氧独特的氧化性能使之可以很好地与有机物中的发色基团发生化学作用，实现断开有机物的化学键的功能，进而使水中污染物质中的大分子逐步变小，并使之变成无色的小分子，进而实现消除污染物的目的。所以臭氧便可以应用在处理一些燃料或者印刷的工业中，例如染布工业和一些造纸工业中，对于清除掉废水的颜色起到了重要的作用。国外的一些科学家据此导出了臭氧在对染料进行分解过程中产生一系列反应的方程式，另外还进一步探讨了水中的ＣＯＤ和ＢＯＤ５发生哪些化学反应。我国相关领域的学者卢宁川等在研究臭氧氧化印染废水时，得出结论是臭氧对ＧＢＣ枣红基染料清除率为９４％，而对ＣＯＤＣｒ却只有７２％。（三）炼油厂的污水处理方面的应用炼油厂的废水与其他类别的废水不同，其污物质大部分是石油大分子发生分解后产生的有利分子，这种产物自身可降解能力较弱，因此必须要利用氧化能力强的化学分子进行分解。传统上一直所采用的方式通常为“隔油＋气浮＋生化”。而当前国内已经出现一些学者利用臭氧进行该类型废水的处理。实验过程中进水量的要求为０５ｍ３／ｈ、ＨＲＴ１４９ｈ，ＣＯＤ４４０７～１０２１３ｍｇ／Ｌ、氨氮２８３７～５００１ｍｇ／Ｌ、水中污染物的浓度大概为４１０～６７７ｍｇ／Ｌ。经处理后ＣＯＤ、氨氮、石油类物质平均清除率分别达到９４％、９６１％、９１９％。经过臭氧处理后的水可以实现重复使用。三、结语城市污水的臭氧处理具有显著的杀菌和脱色效果，对ＣＯＤ有一定的去除率，对改善污水处理厂的出水和再利用水质有明显效果。国内臭氧技术在城市污水处理领域仍处于起步阶段，工程实践经验不足，但随着我国保护环境意识的加强以及科技的进步，臭氧法的应用范围将会更加广阔，此外，相关的技术人员还应该结合其他的氧化技术，为未来实现更成熟和更完善的污水处理技术提供保障。参考文献［１］孙武堂，朱淑香．臭氧技术在污水处理中的应用研究［Ｊ］．黑龙江科技信息，２０１７（０９）：６２．［２］刘昆．污水处理工程中的臭氧技术［Ｊ］．给水排水，２０１２，４８（Ｓ１）：１７６～１７９．·５８１·理论探讨