臭氧化技术在高浓度有机废水处理高浓度有机废水处理高浓度有机废水

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1、臭氧化技术在在高浓度有机废水处理在高浓度有机废水处理中中的应中的应用研究杨德敏（西南石油大学化学化工学院，四川成都610500）摘要：臭氧化技术具有降解能力强、效率高、不产生二次污染、操作简单等优点，在水处理应用方面的研究正日益广泛深入。本文从臭氧的性质及其与有机物的作用机理出发，介绍了臭氧及其联合工艺在印染、造纸、冶金、医药、焦化、化工和食品等高浓度有机废水处理中的应用研究现状。关键词：臭氧氧化；反应机理；高浓度有机废水；废水处理臭氧氧化技术是利用臭氧在不同的催化剂条件下产生羟基自由基(HO·)的一种高级氧化工艺，氧化能力强，对除臭、脱色、杀

2、菌、去除有机物效果明显，处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染。在工业废水处理中的应用越来越广，很多报道都肯定了臭氧对多种行[1~4]业产生的废水有很好的处理效果，如制药废水、焦化废水、印染废水、造纸废水等。近年来，为了克服单一臭氧化处理技术存在的局限性，出现了各种臭氧联用与光催化氧化技术，[5][6][7]如O3/BAC、O3/UV、O3/UV/TiO2和O3/H2O2等，通过它们的协同效应可以促进臭氧的分解，产生更多的羟基自由基，提高其利用率和适用范围。1臭氧的性质与作用机理1.1臭氧的性质臭氧是氧气的同素异形体，其密度是氧气的1.5倍，

3、在水中的溶解度是氧气的10倍，常温下是一种不稳定的淡紫色气体，有刺激性气味。臭氧在水中的氧化还原电位仅次于氟(O3，电位是2.07V；F2，电位是2.87V)，其在废水处理中的应用主要是利用这一特性。另外，臭氧在水中的溶解度受温度、臭氧浓度影响很大。目前，生产臭氧的方法大致有：无声放电法、电解法、紫外线法和化学法等。由于后三种制备方法设备复杂、能耗较大、投资高等缺点。一般工业上采用无声放电法制备臭氧。1.2臭氧与有机物的作用机理臭氧在水溶液中的氧化作用取决于其分解条件和机理。臭氧与水中污染物的作用机理主要有两方面，即臭氧的直接反应和臭氧分解产生

4、的羟基自由基(HO·)的间接反应。两者比较，直接反应有选择性，速度慢；间接反应无选择性，HO·(E0=2.8V)点位高，反应能力强，速度快，可引发链反应，使许多有机物彻底降解。直接反应：污染物+O3→产物或中间产物间接反应：污染物+HO·→产物或中间产物[8]臭氧在水中可以发生下列反应：O3→O+O2，O+H2O→2HO·---在碱性介质中，O3可与OH反应，产生自由基的速度很快，O3+OH→HO2·+O2，O3+HO2·→HO·+2O2，2HO2·→O3+H2O。产生的HO·具有比O3更强的氧化能力，[9]能使有机物发生反应：HO·+RH→R

5、·+H2O，R·+O2→RO2·，RO2·+RH→ROOH+R·，ROOH+·OH→CO2+H2O+其他氧化产物通过以上反应，可将废水中大分子有机物氧化为以生物降解的小分子化合物。2臭氧化技术在有机废水处理中的应用2.1纺织印染废水纺织印染行业是工业废水排污大户，印染废水水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大，属难处理的工业废水，用传统方法很难处理。由于臭氧(O3)分子的反应选择性强，能与含双键的染料直接发生加成反应，使染料开环脱色，可以有效去除色度并提高废水的可生化性。[10]S.Barredo-Damas等研究了在混凝-絮凝法

6、处理纺织废水的过程中，臭氧预处理的作用。结果表明，用臭氧预处理30min，可加强混凝过程，COD和混浊度各自降低57%和95%，经过最后的纳米滤膜NF-90过滤，COD由1780mg/L下降为98mg/L，去除率为87.0%，电[11]2+导率由3.7ms/cm减少到0.48ms/cm，去除率为85.2%。I.Arslan采用Fe催化臭氧氧化法2+对分散染料废水进行了处理，结果表明，当臭氧投加质量浓度为2300mg/L、Fe应用剂量为0.09～18mmol/L、pH为3～13时，脱色率、COD的去除率分别由单独臭氧氧化时的77%提[12]高至9

7、7%、11%提高到54%。I.Peternel等研究了在UV存在条件下臭氧氧化活性染料，结[13]果发现，溶液TOC的去除率达到40.1%，色度去除率达到100%。P.C.C.Faria等采用臭氧/活性炭协同降解染料废水，结果表明，单靠活性炭的吸附作用不能完全去除染料的色度，单独臭氧氧化虽可以很好地去除色度，但TOC的去除率不高；而臭氧/活性炭联用技术可以[14]很好地去除染料的色度和TOC。X.Wang等采用臭氧—曝气生物滤池处理酸性玫瑰红染料废水，实验结果表明，臭氧氧化处理能提高模拟废水的可生化性，使废水的BOD/COD由0.18上升到0.

8、36。经组合工艺处理后出水COD<40mg/L，色度<40倍，SS约50mg/L，处理效果良好。2.2造纸废水我国造纸工业废水污染严重，废水排放量大，