臭氧在污水處理中的應用

席璐

摘要：本公司是江蘇三吉利化工股份有限公司，是一家生產鄰苯二酚、對苯二酚、呋喃酚的企業。其污水處理出水色度值偏高，于是在生化AO系統出水末端上了一套臭氧發生器處理設備，該設備由臭氧發生器、多介質過濾器、氧化塔、臭氧尾氣破壞裝置組成，經過一年多的運行，處理后的污水色度取得滿意效果，并且對出水中COD有30%的去除率，本論文從臭氧產生的機理來闡述臭氧處理污水色度和降低水中COD的原理，并且探討利用臭氧的強氧化性對增值活性污泥進行固廢減量化的應用前景分析。

關鍵詞：臭氧;污水處理;應用

1 臭氧的強氧化性

相比氧氣來說，臭氧具有較強的氧化性，可以用以下分解反應方程式表示。

O+HO→HO +OH

HO +OH→2HO

O+ HO ·→OH·+2O

OH·+ HO ·→HO+O

在以上化學反應過程中產生的OH·和HO·自由基也具備加強的氧化性。臭氧的強氧化性僅次于氟。可以和許多氧氣不能氧化的物質發生化學反應。例如，臭氧可以和碳碳雙鍵、碳碳三鍵、雜環化合物、芳香化合物、氨基、醛基、硫氫鍵、羥基、碳硅鍵、碳氮雙鍵以及氮氮雙鍵等化學鍵發生化學反應。除此之外，臭氧的強氧化性還可以有效清除廢水中的細菌和病毒。

2 臭氧在污水色度處理方面的應用前景及原理分析

通常情況下，工業企業排放的廢水中色度較高，這不僅對接納水體的美觀程度造成惡劣的影響，還會因阻礙陽光照射而抑制水生生物的生長繁殖。因此工業企業排放的廢水必須經過處理，色度達到標準要求后才能排放。現階段，污水脫色技術主要有膜分離技術、臭氧氧化、吸附脫色以及混凝脫色等。混凝脫色等常規技術的脫色效果差強人意，也會產生大量的污泥，需要對污泥進行再處理;吸附脫色技術對污水的選擇性較高，且成本昂貴，也不容易回收利用;利用膜分離技術可以有效降低污水色度，但污泥容易堵塞膜孔，長期更換膜也會增加處理成本。臭氧氧化處理技術是當前工業企業常用的污水脫色技術。臭氧具有較強的氧化性，可以有效清除污水中的臭味、色度、酚類化合物以及惰性COD 等。已有相關文獻資料顯示，臭氧氧化技術已經制漿、染料等行業的脫色處理上得到了證明。但目前臭氧在污水色度處理方面的應用還需要進一步推廣。

臭氧降低污水色度的原理主要依賴于其自身的強氧化作用，污水中的有色物質多數為含有多個不飽和化學鍵的環狀化合物，不飽和化學鍵和環狀鍵均可以在臭氧的氧化作用下被破壞，生成酮類、醛類或酸類等無色有機化合物，污水色度也會隨之降低。

3 臭氧在降低污水COD方面的應用前景及原理分析

污水COD降解技術主要有以下幾種。第一種為混凝劑處理技術，即向污水中投入聚丙烯酰胺或聚合氯化鋁等混凝劑，降低污水中COD含量。但混凝劑處理技術僅能應用于因膠體和懸浮物引起COD，且清除效率較低;第二種為物理清除技術，主要包括膜過濾和活性碳吸附，物理清除技術不會改變污染物的化學結構，但隨著應用時間的延長，COD降解能力也會下降，活性碳吸附須定期對飽和的部分進行再生，故其運行成本和勞動力都使企業無法接受;而膜處理其通過率有限，濃水部分是目前尚需解決的難題，另外小膠體等物質會對膜產生污染，從而需定期清洗且使用周期將大大降低;第三種為利用強氧化劑使污染物結構從根本上發生改變，部分轉化成污泥，部分轉化成二氧化碳氣體排放，從而達到去除污染物的目的。

臭氧可以經分解反應生成羥基自由基，并引發更多的其他活性氧，以實現對有機物的降解，其氧化過程為鏈式反應。其中以·OH產生為鏈的開始，而其他活性氧和反應中間體構成了鏈的節點，各活性氧被消耗，反應鏈終止。其反應機理較為復雜，，些活性氧僅供有機分子并使其礦化為二氧化碳和水等無機物，因此該方法合適較高COD濃度的前期預處理。臭氧氧化性強，對COD有一定的去除能力，具有在處理過程中不會產生三鹵甲烷等致突變、致癌物質的優勢，但臭氧水處理工藝直到現在也未大范圍投入應用，究其原因主要是臭氧水處理工程一次性投資大、運行費用較高等。利用臭氧處理污水后不會產生沉淀，分解產物不會團聚。但是，由于其氧化性強，所以需要在生化后端添加，而且由于其氧化性強，所以反應時間非常快，一般在10分鐘左右即可完成反應，直接還原COD。

4 臭氧在增值活性污泥進行固廢減量化領域的應用前景分析

對污泥處理處置主要是使污泥達到減量化、無害化、穩定化和資源化的目的，其中污泥減量化是污泥處理處置的重要研究方面。在污泥減量化技術當中，用臭氧對污泥進行前處理的減量化技術已經比較成熟。經臭氧處理后的污泥作為污水的一部分和目標廢水一起進入曝氣池，被微生物利用消化，部分轉化為二氧化碳，經過這樣一個臭氧對污泥的預處理過程，污泥得到大幅度減量。隨著臭氧化技術研究的深入，各種臭氧化聯合技術以及臭氧的利用效率改進技術相繼被研究。

5 結語

江蘇三吉利化工股份有限公司污水處理出水色度值偏高，在生化AO系統出水末端安裝臭氧發生器處理設備，可以有效提高污水色度處理效果，清除COD。本論文主要分析了臭氧在污水色度及降低COD處理方面的應用前景及原理，并總結了臭氧在增值活性污泥進行固廢減量化的應用前景，為臭氧在污水處理領域的應用提供理論基礎。

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（作者單位：江蘇三吉利化工股份有限公司）