臭氧工艺及其在污水处理中的应用发展夏烈

臭氧工艺及其在污水处理中的应用发展夏烈
发布时间：2021-09-13T08:58:59.589Z 来源：《中国科技人才》2021年第16期作者：夏烈
[导读] 水在人们的日常生活中和社会的生产过程中发挥着重要的作用，但是在实际的情况中，水污染越来越严重，不但人们的日常饮水受到影响，同时还会影响到社会的生产，所以人们越来越重视和关注废水的处理。

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摘要：水在人们的日常生活中和社会的生产过程中发挥着重要的作用，但是在实际的情况中，水污染越来越严重，不但人们的日常饮水受到影响，同时还会影响到社会的生产，所以人们越来越重视和关注废水的处理。

臭氧属于强氧化剂的一种，并且拥有耗量小和反应速度快等等优点。

关键词：臭氧工艺；污水处理；应用发展
我国是世界上水资源短缺最为严重的国家之一，城市污水回用是解决水资源短缺的有效途径。

城镇生活污水的处理以生物法为主，出水水质通常不能满足回用水的要求，需要深度处理，以进一步去除水中微量有机污染物、悬浮物、氮和磷等。

臭氧深度处理是一种简单、有效的深度处理技术，反应快且无二次污染，常用于生活污水的深度处理。

1臭氧工艺主要系统
1.1气源系统
臭氧发生器的气源主要是空气和氧气，一般使用较多的是氧气，大多数污水处理厂通用购买液氧的方式来得到氧气，通过蒸发器产生氧气。

购买的液氧，氧气纯度可达99.9%，甲烷等含量较低，通过过滤后，能很好地达到臭氧发生器需要的气源品质。

如果采用空气作为气源，则氧气含量不高，而且杂质也会较多，在实际生产中，因此得到相同产量的臭氧气体需要的设备也较大，还需要增加空气干燥设备，投资成本升高。

此外，臭氧的气源露点要求较高，使用氧气源更容易达到露点要求。

但是需要注意的是如果采用氧气源，必须增加氮气系统，向氧气源中加入1%～3%的氮气，能够提高放电效率，促进臭氧产量。

1.2冷却循环系统
臭氧发生器在运行的过程中，事实上施加在电极上的电能只有一部分用于制备臭氧，大约只有20%，其余的电能均转化为热量散发出来，这样气体的温度将会越来越高，将会直接导致臭氧产量降低，因此需要冷却水来有效冷却臭氧发生模块。

为保证臭氧发生器的连续、正常工作，循环冷却水系统由内循环冷却水泵、热交换器、外循环冷却水三个组分构成。

外循环采用厂区自用水，外循环水的温度一般在5~35℃，氯离子含量小于20mg/L，超过工作温度便会触发系统保护，经过热交换后回流至生产工艺中，水质除温度发生变化外无其他任何变化；内循环系统为闭路循环，内循环水采用纯净水，同时管路上配有在线离子交换器，进一步软化循环水，使全密闭循环冷却水维持低导电率，有效地减少水中离子对电极放电的阻碍作用；换热器的核心部件为换热片，换热片的2个流道分别为外循环冷却水以及从臭氧发生器输送过来的需换热的内循环水，换热后外循环水将内循环产生的热量带走，实现臭氧发生器系统持续安全、稳定、高效的运行。

1.3臭氧曝气系统
从臭氧发生器产出的臭氧进入接触池等设施，在污水中充分接触污染物，对其进行氧化分解。

臭氧曝气系统主要包含臭氧投加、接触池及尾气处理装置等。

目前污水处理厂大多建设臭氧接触池来处理污水，臭氧投加采用水射器辐流曝气或者曝气盘曝气。

需要注意的是，为了使臭氧与污水有充足的接触时间，大部分接触池都设计成三点投加的方式，总接触时间一般为10～15min，使得臭氧在每个池中都有充足的停留时间。

同时，每点投加比例保持在50%±5%、25%±5%、25%±5%，以确保接触池尾部留有一定的臭氧，从而余留臭氧可达到最高浓度值（0.4mg/L左右），使得曝气效果最佳。

同时需要根据各类污水的成分及污染物浓度高低，合理布置臭氧接触池在整个污水处理系统中与其他生物处理工艺的相对位置，得到最佳的臭氧氧化效果。

此外，反应后残留的臭氧如果直接排放到大气中，会对环境和人体产生不利影响，因此需要使用尾气破坏器，通过催化加热或者直接高温电加热将剩余臭氧转化成氧气排放。

2臭氧工艺及其在污水处理中的应用发展
2.1臭氧工艺的应用
经过观察可知，如果在生活废水中投入了每升10毫克的臭氧，那么经过五分钟的接触之后，就可以达到相对理想的污水处理状况。

具体在运用臭氧来处理生活废水时，针对污水中的含氮量、污水的浊度与色度等进行了全面考虑。

通常情况下，臭氧处理可达95%或者更高的灭活率，因此很适合用于消灭活性微生物。

从副产物的角度来讲，臭氧处理的附带产物应当包括羧酸与醛类物质，而出现副产物的频率直接取决于投放臭氧的时间段与投放量。

影响臭氧处理污水效果的因素主要有臭氧浓度，气液接触方式以及水温。

由于臭氧在气体和液体之间的实际交换速率是与接触的表面积成正比的，因此在臭氧浓度不变的情况下，我们可以通过改变曝气方式增加气液接触面积。

臭氧在水中的分解速度随着水温的提高而加快，为提高臭氧利用率，可通过降低水温来增加其在水中的稳定性。

2.2臭氧-生物活性炭结合工艺的应用
臭氧-生物活性炭工艺是在活性炭吸附的基础上发展起来的，综合了臭氧、活性炭两者的优点。

臭氧具有极强的氧化能力，在水中氧化还原电位仅次于氟而居第二位。

单独使用臭氧，成本高，且水中可生物同化有机碳（AOC）增加，导致水的生物稳定性变差；单独使用活性炭，其吸附及微生物降解协同作用效果减弱，吸附的饱和周期缩短，为保持水质目标，必须经常再生。

臭氧-活性炭联用工艺有效地克服了两者单独使用的局限性，又充分发挥了两者的优点，使水质处理效果大为改善。

此外，采用臭氧-活性炭联用工艺还能有效地降低 AOC （生物可同化有机碳）值，使出水的生物稳定性大为提高，活性炭上附着的微生物使其能长期保持活性，有效延长活性炭的再生周期。

臭氧－活性炭的组合，使得水中溶解和胶体状的有机物转化为较易生物降解的有机物，将某些分子量较高的腐殖质氧化为分子量较低、易生物降解的物质并成为炭床中微生物的养料来源。

在炭床内，有机物吸附在炭粒的表面和小孔隙中，微生物生长在炭粒表面的大孔中，通过细胞酶的作用将某些有机物降解，在吸附和生物降解的双重作用下去除水中有机物。

表1是微污染水与用臭氧-生物活性炭技术处理后水各项数据的对比。

结语：
总之，随着研究的不断深入，人们对臭氧催化氧化法的应用条件有了进一步的掌握，其在各类废水处理中得到了很多的应用。

但臭氧催化氧化法还存在很多缺点，还需要更多的研究和实践。

当前，人们要加大研究力度，研制出效果更好、寿命更长而且重复性更好的催化剂，使其污水处理效果更好，应用更为广泛。

参考文献：
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