臭氧在市政污水處理中的應用

張雪晨

【摘要】臭氧（O3）對各種物體的氧化能力較強，并且是極易溶于水的一種氧分子。因此，人們常常利用臭氧來氧化水中的污染物，從而使水更加清潔，減少因污水導致的土壤破化，以及對水生物的傷害。臭氧工作原理極其簡單，一方面通過自身的氧化作用直接對水中污染物進行分解，另一方面，通過產生一種化學物質間接對污染物進行降解。該技術容易操作，因此臭氧被廣泛地應用于污水處理中。

【關鍵詞】臭氧；污水處理；應用

由于環保污染治理工作的不斷深入，廢水處理領域已得到長足的進步。但環保標準中的污染物種類日益增多，污染物濃度限值日益嚴格，為此市政污水處理需求不斷增加。市政污水經過物化、生化等處理后，出水具有B/C低、污染物濃度低、污染物處理難度大等特點，常規的物化和生化方法難以大幅提高污染物去除效果。臭氧因其具有強氧化性，為難降解污染物的去除提供了可能。因此，臭氧在市政污水處理中研究和應用日益增多。

一、臭氧的基本性質

（一）臭氧的氧化能力

臭氧在水中進行溶解之后會逐步轉變成長鏈狀的有機物，并且這種有機物是不飽和的狀態。臭氧是屬于氧的同素異形體，屬于一種含有三個氧原子的大分子，并且這三個氧原子呈現三角形的排列方式。其中處于中間的一個原子與其他的兩個原子距離長度是相等的。臭氧在正常的溫度下呈現的是一種淡藍色的氣體，并有一種刺鼻的魚腥味，溶于水之后使水變成了深藍色，而臭氧在固體的狀態時是紫黑色的。臭氧的分子結構界定其具有不穩定的特點，一般情況下，在空氣中臭氧只需要20～50min就可以完全揮發掉，所以臭氧在空氣中有一部分會變成氧氣，并且溫度越高越容易分解，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氣中慢一些，正常情況下為35min，并且其溶解速度受到水溫的影響，因此要具體情況具體分析。將臭氧、氯、過氧化氫這三種化學分子的電極電位進行比較，發現臭氧的氧化性能最優，氯和過氧化氫分別為1.36和1.78。所以，臭氧氧化性最強，僅次于氟，而氟不易溶于水的特征決定了在進行水處理時，應當首選臭氧。

（二）臭氧的腐蝕性

臭氧有著高強度的氧化性能，顯而易見其缺點就是自身的強腐蝕性。除了一些比較貴重的金屬，例如金、鉑以外，臭氧對其他類型的金屬都具有高強度的腐蝕和破壞的作用，此外，臭氧還對一些非金屬的物體同樣具有腐蝕性，即便是一些抗腐蝕性極強并且含有聚氯乙烯的塑料制品。在操作臭氧技術時所使用的設備也會因和臭氧的接觸而產生氧化的現象，設備經常會出現疏松和開裂的問題。臭氧有著難聞的氣味，并且并不是無毒的氣體，所以工業對臭氧的生產量要有所控制，不能進行大量的生產，否則對人的身體也會帶來一定的危害。

二、臭氧在市政污水處理中的應用

（一）消毒、除臭、脫色、去雜質方面的應用

在市政污水處理過程中，臭氧常用來進行殺菌消毒、除臭、脫色、去雜質等。不同臭氧投加量可以達到不同的處理效果，具體項目的實際臭氧投加量取決于項目實際水質特征和處理效果等因素。根據自來水廠和市政污水處理廠的應用，通常采用不銹鋼管將臭氧通入混凝土結構的反應池內，采用陶瓷曝氣盤進行曝氣。因其可利用原有的設施，這種方法使用最多。同時，旁流注入、主流注入、活塞流反應器和加壓反應器也被應用。臭氧產量（臭氧濃度和臭氧流量）、尾氣臭氧濃度的在線監測也易于實現，并可根據實際廢水流量控制臭氧加量。

（二）印染污水和造紙污水處理方面的應用

臭氧獨特的氧化性能使之可以很好地與有機物中的發色基團發生化學作用，實現斷開有機物的化學鍵的功能，進而使水中污染物質中的大分子逐步變小，并使之變成無色的小分子，進而實現消除污染物的目的。所以臭氧便可以應用在處理一些燃料或者印刷的工業中，例如染布工業和一些造紙工業中，對于清除掉廢水的顏色起到了重要的作用。國外的一些科學家據此導出了臭氧在對染料進行分解過程中產生一系列反應的方程式，另外還進一步探討了水中的COD和BOD5發生哪些化學反應。我國相關領域的學者盧寧川等在研究臭氧氧化印染廢水時，得出結論是臭氧對GBC棗紅基染料清除率為94%，而對CODCr卻只有72%。

（三）煉油廠的污水處理方面的應用

煉油廠的廢水與其他類別的廢水不同，其污物質大部分是石油大分子發生分解后產生的有利分子，這種產物自身可降解能力較弱，因此必須要利用氧化能力強的化學分子進行分解。傳統上一直所采用的方式通常為“隔油+氣浮+生化”。而當前國內已經出現一些學者利用臭氧進行該類型廢水的處理。實驗過程中進水量的要求為0.5m3/h、HRT1.49h，COD44.07～102.13mg/L、氨氮28.37～50.01mg/L、水中污染物的濃度大概為4.10～6.77mg/L。經處理后COD、氨氮、石油類物質平均清除率分別達到94%、96.1%、91.9%。經過臭氧處理后的水可以實現重復使用。

三、結語

城市污水的臭氧處理具有顯著的殺菌和脫色效果，對COD有一定的去除率，對改善污水處理廠的出水和再利用水質有明顯效果。國內臭氧技術在城市污水處理領域仍處于起步階段，工程實踐經驗不足，但隨著我國保護環境意識的加強以及科技的進步，臭氧法的應用范圍將會更加廣闊，此外，相關的技術人員還應該結合其他的氧化技術，為未來實現更成熟和更完善的污水處理技術提供保障。

參考文獻

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