臭氧及深度氧化法去除水中污染物

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1、臭氧及深度氧化法去除水中污染物摘要：针对目前天然水中所含的污染物，研究了臭氧及其与其它氧化剂联用的深度氧化法(AOP)的去除机理与去除率，分析了副产物的产生原因与消除办法，并介绍了去除工艺。　　关键词：臭氧,深度氧化法,机理,副产物StudyonRemovalofPollutantsinWaterbyOzoneandAOPZhangWeijiaAbstract：Themechanismsofozoneandadvancedoxidationprocess(AOP)toremovepollutantsinnaturalwaterarestudiedinthepaper．Therea

2、sonsthatleadtoproduceandthemeasuresthateliminatetheozonizationby-productsarediscussedandthesuitableprocessissuggested．0　前言　　在给水与废水处理中，化学氧化法受到越来越广泛的关注。这种技术可将有害的有机化合物转变成诸如H2O、CO2和无机盐等无害的无机化合物，彻底实现水中污染物的完全去除和无害化。　　氯氧化法是人类应用最早的水处理化学氧化工艺，至今仍广泛应用于给水、游泳池循环水和各种废水处理中。然而由于氯对于水中的许多污染物(如重金属离子、有机溶剂等)的分解作用

3、很弱或者根本不起作用，氧化不完全还可能形成一些诸如三卤甲烷THMs等的三致物质，应用受到了限制。于是，人们将目光转到了其他的氧化工艺。现阶段常用的氧化剂有过氧化氢(H2O2)、臭氧(O3)和二氧化氯(ClO2)等。它们的共同点是利用氧化剂形成具有强氧化性的羟基自由基.OH作为氧化中间产物来实现氧化的。　　近年来，以提高.OH生成量及生成速度为主要研究内容的深度氧化法(AdvancedOxidationProcess简称AOP)得到了长足的发展，如过氧化氢和紫外线(H2O2/UV)联用，臭氧和紫外线联用(O3/UV)等。　　臭氧因其强氧化能力近年来被广泛地应用于饮用水处理中。但由于

4、某些污染物的难降解特性，或者形成不能进一步氧化的消毒副产物，深度氧化法(AOP)将进一步取代常规氧化，用产生羟自由基的方式来进行更彻底的氧化。　　通常，化学氧化加入点有预氧化、中间氧化和最后消毒。预氧化导致去除无机化合物、色度、浊度和悬浮固体、异嗅味、部分降解天然有机物和使微生物灭活等，另外对混凝-絮凝-澄清过程还有强化作用。中间氧化的目的在于降解有毒害的微污染物，去除三卤甲烷前质和增加可生物降解性；当然，为了完全去除有机物，还需依靠随后的砂滤或粒状活性炭(GAC)过滤。最后消毒则旨在去除所有剩余的微生物和使消毒副产物形成量最小。表1列出了饮用水处理中臭氧及其与其它氧化剂联用(如

5、O3/H2O2和O3/UV)的可能效应。表1　在天然水处理中臭氧及其与其它氧化剂联用的效果［1～4］处理水氧化剂产生的效果预氧化地表水O3THMFP增加或减少形成醛类和羧酸，THMFP减少GAC过滤效果改善，除色度，DOC小部分去除TOC和DOC去除，絮凝改善醛类形成，BDOC形成O3/H2O2有助于混凝和絮凝地表水(含溴酸盐)O3THMs稍有减少，溴化THMs形成除铁地下水O3Fe,Mn,Pb,Cu,As,Cd,Zn等金属离子的去除，嗅味去除，TOC减少O3/H2O2杀虫剂降解地表水和地下水O3控制DBPs，醛类形成O3/H2O2THMs前质去除地表和地下水(含溴酸盐)O3溴酸

6、盐形成中间氧化地表水地表水(含溴化物)O3色度减少(57%)，浊度减少(40%)，AOXDP减少(48%)，THMFP减少，可生物降解性提高色度去除，杀虫剂氧化，THMFP减少BDOC形成BDOC增加，草酸盐、醛和丙酮酸形成BDOC增加，THMFP减少，溴酸盐形成O3/H2O2杀虫剂降解O3，O3/H2O2杀虫剂降解O3氯仿和溴酸盐形成,THMFP减少O3，O3/H2O2溴酸盐形成地下水O3/UV，O3/H2O2氯化烃去除地表和地下水O3，O3/H2O2醛类和酮酸形成地表和地下水(含溴酸盐)O3溴酸盐形成O3，O3/H2O2溴酸盐形成1　无机物去除　　预臭氧化加过滤或混凝-絮凝-

7、澄清步骤通过氧化形成不溶性的化合物，可有效去除无机物中的金属离子，如铁、锰等。同样，氨氮被臭氧缓慢地氧化成硝酸盐离子，然后在砂滤池或粒状活性炭滤池中生物硝化和代谢同化得以去除。在存在溴化物的情况下，氨可以经臭氧氧化降解为氮气。在这一过程中，Br-被臭氧迅速地氧化成HOBr，然后再与氨反应，形成N2和Br-；Br-可再被臭氧氧化，直至将氨全部除去。　　溴酸盐是由臭氧与水中溴离子反应生成。水中溴化物与臭氧反应时先形成次溴酸/次溴酸盐(HOBr/BrO-)，然后经进一步的氧化后形成溴酸