臭氧与紫外线的工程应用

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1、1国内臭氧与紫外线的应用及发展现状1.1臭氧与紫外线在污水中的深度处理技术1.1.1臭氧氧化技术的复合处理工艺(1)生物活性炭(BAC)法生物活性炭法是一种将臭氧氧化、活性炭吸附及生物处理相结合的工艺,原水经预臭氧化,可以将大分子有机物分解成小分子有机物,提高有机物的可生化性并提供充足的氧气,同时由于供氧充分,好气微生物在活性炭表面繁殖生长成生物膜,来降解吸附的小分子有机物。另外,由于炭粒比重小,在水、气同相流动的作用下处于微动状态,提供了臭氧进入炭孔隙中与被吸附的有机物相遇的机会。(2)臭氧一双氧水联合氧化(O3

2、/H2O2)法O3/H2O2法主要用于处理高浓度有机废水及含酚废水。O3与H2O2结合,其氧化能力不是简单的加,H2O2可强化水中基自由基(.OH)的产生,而.OH是水中氧化能力最强的氧化剂(氧化还原电位2.8)其氧化能力远强于O3。(3)光催化臭氧化(O3/UV)法O3/UV法是目前应用较广泛的复合臭氧化工艺,主要用于解决难降解物质(如铁氰络盐)的处理及饮用及饮用水的处理问题,一般认为,光催化臭氧化的机理是,臭氧在水中首先光解产生H2O2,H2O2在紫外光的照射下产生.OH,进入水中.OH的反应循环。用O3/UV

3、法氧化酚及小分子有机物(C1-C6),其氧化速度远远超过单独使用UV或O3,且可以迅速氧化O3难以降解的多氯联苯、THM等物质,目前O3/UV法已被美国环保局(EPA)定为多氯联苯的最佳处理技术。1.1.2城市污水处理厂紫外线消毒技术目前,根据紫外灯管的类型,可将紫外污水消毒系统归结为:低压灯紫外系统、低压高强灯紫外系统和中压灯紫外系统。低压灯紫外线消毒系统的单支灯管的功率和紫外输出能都很低,其单支灯管的功率一般小于100瓦,单支灯管的紫外能输出一般在30-60瓦左右。因处理单位污水量所需要的紫外灯管数量多,所以该

4、类系统适合用于小型的污水处理厂。低压高强灯紫外线消毒系统的单支灯管的功率和紫外输出能都较高,单支灯管功率一般小于1000瓦,单支灯管的紫外能的输出一般在100-500瓦左右,因处理单位污水量所需要的紫外灯管数量较少,所以该类系统适合用于中大型的污水处理厂。中压灯紫外线消毒系统的单支灯管的功率和紫外输出能都很高,单支灯管的功率一般都在1千瓦以上,有的甚至达到几十个千瓦。单支灯管的紫外能的输出一般在400瓦以上,因处理单位污水量所需要的紫外灯管数量很少,且灯管输出的紫外光强度很大,所以该类系统适合用于超大型的污水处理厂

5、和低质污水处理厂。1.1.3江苏省昆山市泾河污水处理水厂昆山泾河水厂的生产能力为600000m³/d,前臭氧的设计投加量为1mg/l,主臭氧的设计投加量为2mg/l,最大臭氧需求量为75kg/h。ITTWEDECO提供四台单机产量为20kg/h的臭氧发生器及配套的前臭氧和主臭氧投加系统,并负责安装和调试。泾河水厂深度处理工艺自2007年1月29日运行,2月23日开始正常运行。投加量从1.6mg/L到2.0mg/L不等,投加量控制主要是将炭池进水余臭氧浓度控制在0.02mg/L左右。砂滤池出水经臭氧活性炭后COD去除

6、率明显上升,该工艺对COD的去除有一定的优势。另外,随着时间的推移(天气转暖,温度升高),活性炭去除氨氮的优势也渐渐显现。水中加入的臭氧分解为氧气后,增加了水中溶解氧的浓度。主臭氧的出水溶解氧首先明显上升,随后逐步下降。深度处理工艺刚刚起步,O3-BAC工艺对NH3-N、CODMn的去除效果还没有完全显现,目前NH3-N去除率与常规处理相比较平均可提高27.9%,去除率最高可达77.2%,且去除效果随着气温的上升呈现提高的趋势;CODMn去除率与常规处理相比较平均可提高32.8%,去除率最高可达74.6%,出水≤3

7、.0mg/L,已达到卫生部规范和建设部标准的要求;经过臭氧活性炭处理后,出水色度、嗅和味等感官指标也有大幅度的改善,嗅味基本没有,口感明显改善。1.2臭氧与紫外线在给水中的消毒技术1.2.1紫外/臭氧组合工艺(UV/O3)紫外/臭氧组合工艺(UV/O3)是将臭氧(O3)和紫外(UV)相结合的一种高级氧化技术。该组合工艺具有强氧化性,不需要加入任何催化剂,已经被证明可以用于水中有机污染物的去除,微生物的灭活等。目前已经在水处理行业被广泛研究,并有可能实现广泛应用。目前国外许多水厂已经开始将紫外及其组合工艺应用到给水处

8、理系统中,其中以欧洲和北美居多。由于自然环境及原水水质的差异,国内这方面的研究基本处于实验室水平,部分地区已有条件进行中试和小范围的应用,但目前国内尚无大规模的工程实例。UV/O3臭氧工艺的在水处理方面的效果显著,但现有的UV/O3工艺复杂,初期投资及后续运行费用很高。特别是对于小型净水装置,除光辐射源外,还需配备臭氧发生器,设备复杂,造价偏高,因而应用上受

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