臭氧在污水处理中的应用

臭氧概述臭氧在污水处理中的应用臭氧应用案例介绍1231.臭氧概述臭氧分子的共振杂化模型臭氧分子的电子结构使得臭氧具有很高的反应活性，具有强氧化性。F2•OHO•O3H2O2HClOCl2ClO2O23.12.82.42.11.81.51.41.31.2各种氧化剂的氧化还原电位(eV)2.臭氧反应水中臭氧反应包括直接反应和间接反应，随着pH的升高间接反应比例提高反应类型氧化剂反应机理直接反应O3（2.1eV）电子转移O3+HO2-O3•-+HO2•氧原子转移O3+Fe2+FeO2++O2环加成臭氧和烯烃化合物的反应亲电取代臭氧和芳香族化合物的反应间接反应•OH（2.8eV）加成反应、抽氢反应、电子转移反应（a）亲电取代（b）环加成芳香族化合物亲电取代反应的活化和钝化基团臭氧概述臭氧在污水处理中的应用臭氧应用案例介绍123氧化性消毒降解脱色除味其他1.臭氧功效杀菌、灭菌、溶菌氧化分解水中有机物、还原性无机物等，削减水中污染物破坏有机物发色基团、实现水脱色分解臭味物质改变物质极性促进混凝、破乳；污泥减量等2.臭氧技术相关工艺臭氧氧化工艺2322OHOHOOk12332HOOOHOk22HOOH32332OOOOk433OHHOk532HOHO+Ok体系中含分子臭氧氧化和羟基自由基氧化，当pH小于11时，羟基自由基反应占比小，主要为分子臭氧反应，具有选择性氧化的特点。6HO+RProductsk73O+RProductsk323OOHH4O2HO特点基元反应总反应适用情况主要污染物与分子臭氧反应速率常数高的废水，如含酚废水；高pH污水。原理2.臭氧技术相关工艺催化臭氧氧化工艺体系中含分子臭氧氧化和羟基自由基氧化；能在中性条件下产生较多的羟基自由基，可无选择的氧化水中大多数有机污染物。特点适用情况含有易臭氧氧化和不易臭氧氧化的有机污染物，含有较低浓度羟基自由基捕获剂（碳酸根等）的污水。催化剂O3R……HO•CO2+H2O原理2.臭氧技术相关工艺H2O2—臭氧工艺2322OHOHOOk12332HOOOHOk22HOOH32332OOOOk433OHHOk532HOHO+Ok体系中含分子臭氧氧化和羟基自由基氧化；能在中性和碱性条件下产生较多的羟基自由基，可无选择的氧化水中大多数有机污染物。特点适用情况含有易臭氧氧化和不易臭氧氧化的有机污染物，含有较低浓度羟基自由基捕获剂（碳酸根等），含有较少可被H2O2选择性氧化的有机物的污水；低污染、高pH污水。822HO+RProductskKa11.65222HOHOHp6HO+RProductsk73O+RProductsk原理2.臭氧技术相关工艺UV—臭氧工艺2332HOOOHO体系中含分子臭氧氧化和羟基自由基氧化、紫外光解；能在中性和碱性条件下产生较多的羟基自由基，可无选择的氧化水中大多数有机污染物。特点适用情况具有合适的紫外光透过率、含可被紫外激发的污染物，含有较低浓度羟基自由基捕获剂（碳酸根等），含有较少可被H2O2选择性氧化的有机物的污水；低浓度、高pH污水。22HO2HOhRProductsh32222OHO+OHOh222HOHOH………22HO+RProductsHO+RProducts3O+RProducts原理2.臭氧技术相关工艺臭氧工艺•臭氧光催化•超声强化臭氧氧化超声提高臭氧的溶解速度；超声促进臭氧分解产生羟基自由基；超声能将O2转化成H2O2，进而引发臭氧分解产生羟基自由基。光催化剂表面产生的光生电子促进臭氧分解产生羟基自由基；光催化剂表面产生的空穴与水或OH-反应生产羟基自由基；光催化剂表面产生的空穴直接氧化有机污染物。污染物成分和浓度无机物成分和浓度pH温度臭氧投加量HRT传质3.臭氧处理效果影响因素4.臭氧在污水处理中的应用臭氧在污水预处理中的应用•通过臭氧氧化或者基于臭氧的高级氧化技术对污水进行预处理，提高污水可生化性，或加速污水破乳、混凝目的•臭氧氧化（臭氧高级氧化）-生化，臭氧氧化-混凝/破乳-沉淀/气浮组合工艺•难降解工业废水，如煤化工废水、石化废水、农药废水等•含乳化油难破乳或含细微悬浮物难混凝分离的废水应用领域•对于毒性强、难生化废水，可快速降低生物毒性，提高可生化性，预处理设施简单、占地小；不增加盐，不产生二次污染；可促进破乳、混凝等，进一步提高预处理效果。优势4.臭氧在污水处理中的应用臭氧在污水深度处理及回用中的应用•通过臭氧氧化或者基于臭氧的高级氧化技术对生化处理出水进行深度处理，降低水中难降解有机物含量、脱色、提高污水可生化性，减轻后续膜污染目的•臭氧氧化（臭氧高级氧化）；臭氧氧化（臭氧高级氧化）-BAF•臭氧（臭氧高级氧化）-BAF-UF-RO组合工艺•难降解工业废水，如工业园区废水、煤化工废水、石化废水、印染废水等•生活污水提标（IV类、III类）应用领域•污染物降解效率高、速度快；可提高废水可生化性；不增加盐，降低SDI，减轻膜污染；无二次污染；设备成熟，操作简便，占地小，可实用性强。优势废水深度处理技术对比混凝、吸附Fenton、电化学、光催化微波、超声臭氧（高级）氧化操作简单，费用较低；产生二次污染操作简单能耗低；COD去除效率低，不适合单独应用污染物降解彻底；设备、运行费用高，实验室研究阶段污染物降解彻底，不增加盐，无二次污染，操作简便，可实用性强；投资和运维费较高生物处理（BAF/MBR）膜技术方法特点NF、RO能除有机、无机物，优质出水；进水要求高，易膜污染，投资运行费用高高级氧化4.臭氧在污水处理中的应用臭氧在污水深度处理及回用中的应用4.臭氧在污水处理中的应用臭氧在零排放处理中的应用•通过臭氧氧化或者基于臭氧的高级氧化技术对反渗透浓水进行处理，降低其COD，便于后续零排放处理目的•臭氧氧化（臭氧高级氧化）-膜处理，臭氧氧化（臭氧高级氧化）-蒸发结晶组合工艺•煤化工、炼化等工业废水零排放应用领域•对难降解有机物降解能力强；可降低SDI和铁锰，减轻后续膜污染；不额外增加其他盐，有利于后续分盐处理优势4.臭氧在污水处理中的应用臭氧在污泥处理中的应用•通过臭氧氧化对回流污泥进行处理，通过破坏微生物细胞壁、细胞膜，溶出胞内物质形成自产底物被微生物重复利用，实现污泥减量的目的。目的•臭氧氧化工艺•市政、工业废水污泥处理应用领域•溶胞效率高，有较好的污泥减量效果；只需在增设臭氧氧化单元，无需对原有工艺做其他改动；不对出水水质造成明显影响；有利于改善污泥的沉降性能；提高污泥的可生化性；降解一些有毒有害物质，降低出水的毒性；回流碳源还可以提高脱氮除磷的效率，尤其对于进水碳源低的生物处理系统的作用更明显。优势4.臭氧在污水处理中的应用其他应用消毒脱色除臭除铁锰臭氧概述臭氧在污水处理中的应用臭氧应用案例介绍123北控水务集团臭氧应用项目据不完全统计，截止2017年7月，北控水务建成项目中应用臭氧技术的有18个；项目遍布北京、河北、山东、云南、江苏、浙江、辽宁、陕西、甘肃、内蒙等10个省市自治区；合作设计单位包括南京市政院、北京市政院、中国市政工程华北院、西北院、中南院、广东省环境保护工程研究设计院、江苏省环科院等13家；臭氧设备供应商包括青岛国林、福建新大陆、江苏康尔等6家；臭氧项目类型多为市政污水及工业园区污水深度处理及再生回用。成为拥有核心技术的水环境综合治理及工业（行业）水处理专家其他合作单位技术服务平台项目概况项目规模：3万吨/天项目类型：改造项目投资模式：BOT园区性质及主要污水：石化产业园区，处理石化废水等。来水主要为长春石化、联成、和运等六家主要企业。TypicalPerformance1.辽东湾石化产业园区污水处理项目深度处理工艺选择工艺名称优点缺点臭氧催化氧化处理效果好，运行管理简便投资较高，运行费用较高芬顿试剂氧化处理效果较好，投资较低运行费用较高、运管复杂、添加大量化学药剂、产生二次污染活性焦吸附处理效果好投资较高，系统复杂，安全要求高、产生二次污染盘锦辽东湾石化产业园污水处理厂臭氧催化氧化单元进水COD约100mg/L，出水COD小于50mg/L，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)“一级A”标准。臭氧处理单元投资5350万，运行费用1.286元/吨水。1.辽东湾石化产业园区污水处理项目运行数据1.辽东湾石化产业园区污水处理项目00.511.522.533.50204060801001201401602017年2月2日2017年2月6日2017年2月10日2017年2月14日2017年2月18日2017年2月22日处理水量（万吨/天）COD(mg/L)日期进水出水排放标准处理水量进水出水检测项目检测单位检测数值检测项目检测单位检测数值BODmg/l30BODmg/l6CODmg/l150CODmg/l40SSmg/l150SSmg/l10总氮mg/l35总氮mg/l15总磷mg/l5总磷mg/l0.5氨氮mg/l25氨氮mg/l5(8)PH6-9PH6-92.土右旗新型工业区（北区）污水处理项目土右旗新型工业区（北区）是煤化工园区，主要污水为煤制甲醇及煤制乙二醇企业排放废水。其污水处理厂深度处理单元采用臭氧催化氧化工艺。处理规模1万m3/d，设计进出水水质如下表，运行结果达到设计要求。臭氧处理单元投资620万元，运行费用0.233元/吨水。粗格栅及进水提升泵站细格栅及曝气沉砂池水解酸化池生化池二沉池二次提升泵站高效沉淀池纤维转盘滤池臭氧催化池接触消毒池臭氧CLO2PACPAM工艺流程3.河间再生水利用工程一级A出水送水泵至用户取水泵站臭氧接触池清水池活性炭滤池加氯项目概况工艺流程现场照片河间再生水厂日最大供水量为1.2万m³/d，来水为河间市污水处理厂一级A出水，出水主要用于为瀛洲公园及城市景观水系补水。出水标准为《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)中观赏性景观环境用水湖泊类标准。臭氧处理单元投资360万元，运行费用0.255元/吨水，运行出水达到设计要求。市政污水回用脱色、除有机物4.碎煤加压气化废水处理中试项目我司开展的碎煤加压气化废水处理中试，处理规模2m3/h，深度处理单元采用臭氧催化氧化工艺。项目概况工艺流程气浮厌氧反应塔高级氧化BAFAMBR进水出水O臭氧催化氧化现场照片臭氧发生器臭氧反应器臭氧进水臭氧出水项目单独臭氧催化臭氧指标CODNH3-NTPhCODNH3-NTPh去除率（%）65.710.587.275.585.894.3实验结果4.碎煤加压气化废水处理中试项目