臭氧技术在水处理中的应用.ppt

臭氧技术在水处理中的应 用 李绪坤 20152207017 臭氧的发现与发展 1785年，德国人 VanMa-rum使用电机时，利用空气通过高压放电设备，发现在电 机放电时产生一种异味。 1810年， Cruickshank以纯性氧进行水的电解，于阳极上亦获得了相同味道的气 体，从而成为电化学制造臭氧的开端。 此种特殊味道 的气体，与 1840年被法国科学家 Schonbein确定为 O3并命名为 OZONE(臭氧 )。 近年来，随着高级氧化技术的发展，臭氧氧化以其操作程序简单，成本价格低廉 儿应用最为广泛，特别是应用于工业废水深度处理方面。 臭氧的性质 1. 臭氧是氧的同素异形体，又称三原 子氧。所含三个氧原子呈三角形分 布，中心原子与其他两个氧原子距 离相等，切存在一个离域 键。常 温下为带有鱼腥味的淡蓝色气体， 微溶于水。 2. 臭氧具有不稳定性，在空气中的半 衰期一般为 20-50min。 3. 臭氧具有较强的氧化性。 4. 臭氧的强氧化性决定其腐蚀性。 5. 此外，作为消毒灭菌器的臭氧具有 一定的毒性。 臭氧去除有机物的反应机理 臭氧氧化技术在水处理中的应用 印染废水和造纸废水处理 炼油废水处理 农药废水处理 医院废水处理 垃圾 渗滤液处理 焦化废水处理 印染废水和造纸废水处理 臭氧较强的氧化性使其能与发色基团发生反应，将 有机物的化学键断开，由大分子转化为无色的小分 子。因此臭氧在脱除染料废水、印染废水、造纸废 水的色度方面具有很好的处理效果。 国内学者卢宁川等采用臭氧处理印染废水，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去除率分别达 94%和 72%，出水 pH值趋于中性。 炼油废水处理 炼油厂废水中的污物多为石油裂解产物和烷烃类的 衍生产物。此类物质可生化能力极弱，针对此特点， 这类废水的常规处理法多为“隔油 +气浮 +生化”。 目前国内已有学者采用臭氧深度处理该废水，以实 现废水的循环使用。 农药废水处理 利用臭氧可对农药废水进行处理。由于我国农药施用量在逐 年增加，非点源污染对饮用水水质的影响逐渐增大，成为给 水方面一个十分棘手的问题。农药虽然具有高度的稳定性， 难于被生物降解和被药剂氧化，但用臭氧氧化或催化臭氧氧 化法处理此类废水效果较好。 罗东升对含有机氯及 COD较高的燕麦畏农药进行催化臭氧化 处理， COD去除率可达 95%以上。喻旗等用臭氧氧化法处理 黄磷废水，去除率达到 99%。 医院废水处理 对医院废水的处理，臭氧浓度在 0.4-4mg/m3时，对大肠杆菌、 金黄色葡糖球菌、枯草杆菌芽孢、空气混合菌、乙肝病毒等 灭菌率均达到 95%-100%。 章伟光对比分析了臭氧氧化处理与其他几种方法处理医院污 水的优缺点，认为臭氧氧化处理有自动化程度高、操作简单、 反应速度快、改善水质、无二次污染等优点。经臭氧处理后， 总大肠杆菌群去除率接近 100%，细菌总数由 1.7*105个 /mL将 为 10个 /mL,水质符合国家规定的排放标准。 垃圾渗滤液 垃圾渗滤液中所含污物最为复杂，其中包括多为毒害程度不 等的有机物、无机物。有研究表明，垃圾渗滤液中有机污染 物多达 77种，且相当大的一部分物质都是难生物降解的。而 腐殖质是渗滤液中最主要的难生物降解有机物。 德国的 Wenzel等，采用 UV和臭氧联合法处理垃圾渗滤液，研 究发现该法对渗滤液中的难降解有机物的降解去除具有显著 效果，其中苯酚碳氢化合物、联苯的降解率分别达到了 100%、 96%，二氧芑和呋喃的降解率也在 74%以上。 焦化废水处理 焦化废水是在煤的焦化、石油及天然气的裂解过程中产生的， 随着工业的发展，此类废水的排放量日渐增加。焦化废水中 多含有多环芳烃类物质、氨氮、吡啶、氰化物、煤焦油等， 污染物多为难生物降解有机物和毒性物质。有实验研究表明， 臭氧技术处理焦化废水能明显提高出水水质。 吴玲等通过实验发现，对于 COD值小于 1000mg/L、酚含量小 于 500mg/L的焦化废水，经臭氧技术处理后水质明显得到改 善。 COD去除率高达 80%，酚的去除率在 80%以上，硫氰化物 或氰化物的去除率接近 100%,氨氮的去除率在 35%左右。 臭氧技术与其他技术的联合应用 臭氧 /活性炭技术 光催化臭氧氧化技术 臭氧 /絮凝处理技术 臭氧 /膜处理工艺 金属 催化臭氧氧化技术 臭氧 /活性炭技术 活性炭在反应中，可能如同碱性溶液中 .OH的作用一样，能 引发臭氧基型链反应，加速臭氧分解生成 .OH等自由基。作 为催化剂，活性炭与臭氧共氧生成 .OH的反应属于高级氧化 技术。此外，活性炭具有巨大表面积及方便使用的特点，是 一种很有实际应用潜力的催化剂。 臭氧生物活性 炭对有机物的去除包括臭氧氧化、活性炭吸附 和生物降解三个过程。 光催化臭氧氧化技术 光催化臭氧氧化（ O3/UV）是光催化的一种。即在投加臭氧 的同时，伴有光（一般为紫外光）照射。这一方法不是利用 臭氧直接与有机物反应，而是利用臭氧在紫外光的照射下分 解产生的活泼的此生氧化剂来氧化有机物。 臭氧能养花水中许多有机物，但是臭氧与有机物的反应是选 择性的，而且不能将有机物彻底分解为 CO2和 H2O，臭氧化产 物常常为羧酸类的有机物。要提高臭氧的氧化速率和效率， 必须采用其他措施促进臭氧的分解而产生活泼的 .OH自由基。 臭氧 /絮凝处理工艺 在臭氧氧化处理水中，很多研究者发现，臭氧能改变水中悬 浮物的性质，从而改变絮凝操作单元的去除效果。 实际效果主要表现在可以使水中悬浮颗粒变大 ;提高随后絮凝 和过滤单元操作 TOC和浊度的去除能力 ;可以减少絮凝剂的投 加量，降低化学药品的耗用量以及改善絮体的沉降性能与减 少污泥的产生量等方面。 臭氧 /膜处理工艺 近年来，膜在水处理中的应用已越来越广泛，但在实际应用 中也发现也一些问题。其中最为关键的是膜的污染问题，水 中腐殖酸与多价金属阳离子的作用及胶粒在膜上的吸附被认 为是膜污染的根本原因。而臭氧对腐殖酸的反应活性较高， 能将其降解为低分子量的羧酸和一些有机醇类物质。 有国外学者在做利用臭氧与反渗透膜相结合的工艺处理腐殖 酸水体研究时发现，预臭氧化后再经膜处理时，膜的回洗周 期极大的延长而且压力降也大大的降低，节省了很多能耗。 金属催化臭氧氧化技术 金属催化臭氧氧化是以固体状的金属（金属盐及其氧化物） 为催化剂，从而加强臭氧氧化反应。金属催化臭氧氧化是近 几年才发展起来的新型技术，从臭氧技术的发展来看，从一 开始的碱催化剂到光催化、金属催化臭氧化，目的就是促进 臭氧分解，以产生自由基等活性中间体来强化臭氧化。尽管 这种方法还有很多问题有待解决，但这是臭氧氧化的一种较 为新颖的方法。 结语 为了克服单一臭氧氧化技术在设备性能、易产生有 毒有害物质等方面的不足，通过将臭氧技术与其他 技术相结合，对臭氧水处理技术进行改进和发展， 取得了很大的进步。 谢谢