臭氧氧化技術(shù)在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

樊　苑

（中材科技股份有限公司北京100097）

臭氧氧化技術(shù)在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

樊苑

（中材科技股份有限公司北京100097）

臭氧氧化作為一種有效的有機(jī)廢水處理技術(shù),對(duì)難生物降解的有機(jī)廢水具有良好的降解效果。臭氧一般不能氧化徹底有機(jī)物，由此衍生了一系列的臭氧組合工藝，本文介紹了臭氧的性質(zhì)及氧化機(jī)理,分析了臭氧氧化和衍生技術(shù)在處理農(nóng)藥廢水、焦化廢水、垃圾滲濾液、紡織印染廢水等難降解有機(jī)廢水中的應(yīng)用,并指出了臭氧氧化技術(shù)存在的問題。

臭氧氧化技術(shù)；有機(jī)廢水；廢水處理

世界人口的瘋長(zhǎng)及日益發(fā)展的工業(yè)是越來越多的水體遭受污染。而臭氧具有較高的氧化還原點(diǎn)位和很強(qiáng)的氧化性，可以氧化多種化合物，對(duì)于生物難降解的有機(jī)物具有反應(yīng)速度快，處理效果好，不產(chǎn)生污泥等特點(diǎn)。隨著工業(yè)技術(shù)的革新，人們發(fā)現(xiàn)臭氧消毒的效率要遠(yuǎn)優(yōu)于氯消毒，不會(huì)在消毒過程中產(chǎn)生對(duì)人體有害的三氯甲烷（THMS），并且還可以有效去除水中的色、臭、味、和鐵、錳等無機(jī)物質(zhì)，并能降低UV吸收值、TOC、COD及氨氮。因此，臭氧氧化技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)廢水處理中[1]。

1臭氧的特性

臭氧，一種淺藍(lán)色具有刺激性氣味的氣體，氧原子以sp2雜化的方式形成π鍵，臭氧分子形狀為V形。臭氧的ORP比水處理中常用消毒劑氯氣高0.7V，其氧化能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氯氣高。在水中的溶解度比氧氣約高13倍[1]。經(jīng)臭氧處理后的水中通常含有較多的雜質(zhì)，成分比較復(fù)雜，還含有許多有機(jī)污染物，所以臭氧在水中很不穩(wěn)定，會(huì)迅速分解成氧氣分子[2]。

2　臭氧氧化及其衍生工藝

臭氧氧化有機(jī)物的過程分為兩種反應(yīng)：直接反應(yīng)和間接反應(yīng)。直接反應(yīng)即是通過親核反應(yīng)、環(huán)加成、親電反應(yīng)的方式。間接反應(yīng)則是通過臭氧與水的自由基誘發(fā)反應(yīng)生成HO·。

HO·通過抽氫反應(yīng)、電子轉(zhuǎn)移及加成反應(yīng)與大部分有機(jī)物進(jìn)行復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，從而將部分有機(jī)物礦化為CO2和H2O。通過以上反應(yīng)，可將廢水中大分子有機(jī)物氧化為以生物降解的小分子化合物，污水的COD可得到一定的去除而且色度也可大大降低。

雖然臭氧對(duì)很多的有機(jī)物就有氧化性，但它對(duì)氧化物的選擇具有特定性，而且有機(jī)物的降解產(chǎn)物一般是羧酸類化合物比如一元醛、二元醛等小分子，不能直接生成二氧化碳和水，所以對(duì)COD的去除率不高。臭氧和其他工藝的結(jié)合可以更好得提高氧化速率。聯(lián)用來降解廢水。目前與臭氧聯(lián)用的技術(shù)主要有：臭氧/UV、臭氧+活性炭、臭氧+超聲波降解、臭氧與膜聯(lián)用、臭氧和生物污泥等[3]。

3　臭氧氧化技術(shù)和衍生技術(shù)在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

3.1臭氧降解農(nóng)藥廢水

我國(guó)土地幅員遼闊，而對(duì)農(nóng)作物最大的危害即是蟲咬得病，所以農(nóng)藥的需求量在逐年增加，由此帶來的非點(diǎn)源污染問題也是河流水源污染的中重點(diǎn)，非點(diǎn)源污染對(duì)飲用水源地水質(zhì)的威脅越來越大，這也成為給水水質(zhì)處理的一個(gè)難點(diǎn)。農(nóng)藥在自然水體中雖然具有高度的穩(wěn)定性，難于被生物吸收降解和被氧化劑氧化，但用臭氧+光催化氧化處理的工藝可以降解此類廢水[4]。

3.2臭氧處理焦化廢水的研究

焦化廢水產(chǎn)生于石油、煤的焦化及天然氣的裂解過程，迅猛的工業(yè)化發(fā)展使焦化廢水的排放量與日俱增，其中多含有多氨氮、環(huán)芳烴類物質(zhì)、吡啶、氰化物及煤焦油等[5]，污染物多為難生物降解的有有毒有害物質(zhì)。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明：臭氧技術(shù)處理后的焦化廢水可以出水水質(zhì)有了明顯提高。吳玲等[6]通過實(shí)驗(yàn)考察了臭氧對(duì)焦化廢水的降解效果影響。研究表明：對(duì)于COD<1000 mg/L、酚<500 mg/L以下的焦化廢水，經(jīng)臭氧技術(shù)處理后水質(zhì)改善很多。

3.3臭氧處理垃圾滲濾液的研究

垃圾滲濾液來源于垃圾填埋場(chǎng)中垃圾水分中，是一種污染性極強(qiáng)的高濃度有機(jī)廢水，含有機(jī)污染物高達(dá)77種，被列入我國(guó)環(huán)境優(yōu)先控制污染物“黑名單”。經(jīng)過臭氧氧化后，廢水的生化性（B/C）有了很大的提高，降低了后續(xù)處理的難度，馮旭東等[7]研究了“生物+臭氧氧化”技術(shù)降解垃圾滲濾液。結(jié)果表明：當(dāng)臭氧流量為0.4L/min時(shí)，廢水中的COD由900mg/L降為550mg/L以下，B/C也得到了提高（約為0.28），其出水水質(zhì)可達(dá)我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3.4臭氧技術(shù)對(duì)紡織印染廢水的處理

紡織印染行業(yè)排放的廢水一直占工業(yè)廢水排污的比重很大，印染廢水特點(diǎn)是水量大、有機(jī)污染物含量很高、水質(zhì)變化幅度大、色深、堿性較大，屬于難處理的工業(yè)廢水。印染新原料、新助劑、新工藝的不斷研發(fā)和應(yīng)用使得工業(yè)生產(chǎn)中排放的廢水中污染物組分變得越來越復(fù)雜，用臭氧進(jìn)行深度處理在色度的降低和COD去除方面有顯著的效果，目前臭氧被廣泛應(yīng)用于印染廢水處理。盧寧川等[8]對(duì)印染廢水采用臭氧處理進(jìn)行了處理。，結(jié)果發(fā)現(xiàn)臭氧對(duì)含有GBC棗紅基染料的印染廢水的色度和CODcr去除率可達(dá)到94.4%和72.2%。

4　結(jié)論與展望

臭氧氧化工藝及衍生技術(shù)近年來已經(jīng)被深入研究，并被廣泛應(yīng)用于有機(jī)廢水的預(yù)處理和深度處理中。但臭氧應(yīng)用于難降解有機(jī)廢水還存在著一些弊端比如：臭氧能氧化水中許多有機(jī)物，但臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)是有選擇性的，而且對(duì)有機(jī)物的氧化分解不夠；臭氧氧化后的產(chǎn)物往往為羧酸類有機(jī)物；臭氧生成的成本比較高，而利用率不高提高了臭氧氧化技術(shù)的費(fèi)用。因此，研究臭氧的高級(jí)氧化技術(shù)(O3/UV、O3/H2O2、O3/活性炭等)是十分有意義的。針對(duì)不同特征的難降解有機(jī)廢水，選擇合適的臭氧高級(jí)氧化技術(shù)，并提高臭氧的利用效率和氧化能力，改善廢水中污染物的去除效果是今后研究的重點(diǎn)。

[1]張貢意,韓榮新.臭氧氧化技術(shù)在污水處理中的研究現(xiàn)狀[J].城鎮(zhèn)供水,2013(6):42-4.

[2]夏大磊,王松,孫聰,et al.臭氧氧化技術(shù)處理廢水研究現(xiàn)狀[J].山東化工,2015(10):180-1.

[3]陳琳,劉國(guó)光,呂文英.臭氧氧化技術(shù)發(fā)展前瞻[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2004,27(B08):143-5.

[4]夏曉武,孫世群.臭氧預(yù)處理農(nóng)藥廢水的研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,28(3):270-3.

[5]李福勤,牛紅蘭,安曉嬋,et al.臭氧氧化法預(yù)處理焦化廢水的試驗(yàn)研究[J].工業(yè)用水與廢水,2011,42(4):16-8.

[6]吳玲,夏中明.臭氧氧化法處理焦化廢水的研究[J].化肥設(shè)計(jì), 1995(5):45-7.

[7]馮旭東,劉芳,郭明旻,et al.垃圾滲濾液生物處理出水臭氧氧化的研究[J].環(huán)境污染與防治,2005,27(5):387-8.

[8]盧寧川,府靈敏.臭氧處理印染廢水的方法研究[J].江蘇環(huán)境科技,2002,15(2):1-2.