臭氧在污水处理中的应用.doc

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1、臭氧在污水处理中的应用摘要：臭氧作为一种强氧化剂，在污水处理中备受关注。本文主要介绍了臭氧在水中的化学特性以及在污水处理中的应用。关键词：臭氧强氧化性污水处理OzoneApplicationsInWastewaterTreatmentAbstract:Ozoneasastrongoxidantismoreandmoreconcernedinwastewatertreatment.Thisarticlemainlyintroducedthechemicalpropertiesandtheapplicationofozoneinthewastewate

2、rtreatment.Keywords:Ozone;strongoxidizing;wastewatertreatment.1.概述臭氧(O3)是氧气(O2)的同素异形体,由3个氧原子构成,在常温常压下为一种淡蓝色具有刺激性气味的不稳定性气体，极易分解成氧气。臭氧具有极强的氧化性，且反应速度快，低浓度中可瞬时反应，杀菌能力为氯的数百倍；不产生污泥和酚臭味，无二次污染。因此在各个方面都得到了广泛的应用。由于消毒效率高,对各种病毒、细菌均有很强的杀灭能力,还能除味、脱色、改善水质。臭氧处理技术是治理环境和水质污染的关键技术,是二十一世纪环境科学四大关键

3、技术之一,普遍应用于空气、水、物体表面的消毒以及油烟净化等方面。而本文主要介绍臭氧在污水处理中的应用。2.臭氧的基本性质2.1　臭氧在水中的溶解度臭氧的相对密度为氧的1.５倍，在水中的溶解度比氧气大１０倍，比空气大２５倍。臭氧在水中的溶解度一样符合亨利定律，臭氧在水中的溶解度随着温度的升高而降低。2.2　臭氧的分解臭氧稳定性极差，在常温下易自行分解为氧气，浓度约为１％的臭氧，在常温常压的空气中分解的半衰期为１６ｈ左右。臭氧在水中的分解速度比空气中快得多，水中臭氧浓度为３ｍｇ·Ｌ－１时，其半衰期仅５～３０ｍｉｎ。臭氧在水中分解的半衰期与温度及ｐＨ值有

4、关。随着温度的升高，分解速度加快，温度超过１００℃时，分解非常剧烈，同时ｐＨ值越高，分解也越快。2.3　臭氧的强氧化性臭氧显现的强氧化性质可用其分解反应表示：Ｏ３＋Ｈ２Ｏ→ＨＯ３＋＋ＯＨ-ＨＯ３＋＋ＯＨ-→２ＨＯ２·Ｏ３＋ＨＯ２·→ＯＨ·＋２Ｏ２ＯＨ·＋ＨＯ２·→Ｈ２Ｏ＋Ｏ２反应形成的自由基ＨＯ２·及ＯＨ·具有很强的氧化能力，也是消毒过程中活化形式。臭氧是极强的氧化剂，在天然元素中仅次于氟。通常在氧不能反应的条件下，它可以和许多物质进行作用，比如能与许多有机物或官能团发生反应，如Ｃ＝Ｃ、Ｃ≡Ｃ、芳香化合物、杂环化合物、Ｎ＝Ｎ、Ｃ＝Ｎ、Ｃ－Ｓｉ、－Ｏ

5、Ｈ、－ＳＨ、－ＮＨ２、－ＣＨＯ等。可有效杀灭水中的各种细菌和病毒。臭氧通过和多种有机化合物反应，可氧化降解有机物，达到去除水中色、臭味的作用。3.臭氧在污水处理中的应用对于O3的反应机理已经有了很多研究报道，主要是因为O3的分解产物是一些分子态氧和具有高度活性的自由基HO2·、OH·、H·等，它们的高度活性在水处理中被用于杀菌消毒、破坏有机物结构等等，副产物无毒，基本无二次污染，有着许多别的氧化剂无法比拟的优点。O3直接参与的反应称D反应，此类反应速度慢，而且具有选择性，是去除水中有机物的主要反应；O3分解产生自由基的反应称为R反应，此类反应速度快

6、，选择性差。3.1臭氧氧化用于消毒O3属于溶菌剂，用于杀菌消毒可以达到彻底、永久地消灭物体内部所有微生物。原理是利用O3能破坏或溶解微生物的细胞壁，迅速地扩散到细胞内部，氧化破坏细胞内酶，使细胞发生通透性畸变导致其溶解死亡。研究指出，O3的消毒作用是瞬时彻底的。与传统的Cl2相比，O3杀菌能力是其600～3000倍，且pH值的变化范围较大，投加量少。O3的投加量一般是Cl2所能达到同样效果的投加量的0.6倍，平均投加量为1mg/L，并能保证一定的剩余浓度0.6mg/L。虽然有研究表明剩余O3对水生生物有影响，但由于其在水中半衰期短，容易分解，不会对

7、受纳水体生物造成重大影响。目前，臭氧是加药消毒法中最有效的消毒剂。在二级水处理中，由于臭氧的杀菌作用比氯快15～30倍,因此，它可替代氯当消毒剂，以防止处理出水中形成致癌性的ＴＨＭｓ（如氯仿、嗅二氯烷、二嗅氯烷等），避免因原水水质恶化而需加大氯量造成的二次污染如氯酚味问题。而在灭活病毒方面,由于臭氧的高氧化电位和容易通过微生物细胞膜扩散,所以臭氧能氧化微生物细胞的有机物或破坏有机体链状结构而导致细胞死亡,因此臭氧对病毒、芽孢等具有强大的杀伤力,而氯对病毒作用很小或不起作用。用臭氧消毒时对细菌的灭活率都在95%以上,所以经臭氧消毒过的水,其中的病毒实

8、际上已完全失去了活力。3.2臭氧氧化用于去除水中杂质利用O3去除水中有机物时，一般将其用作预氧化剂，它能部分氧化有机物中分