污水處理廠臭氧應用思考與研究

梁德俊

摘 要：臭氧由于其氧化性強，尾氣易處理，易制作等特點正在被廣泛的應用于污水處理廠中。通過對臭氧脫色、除臭、去除COD工藝的研究，得出臭氧在污水處理廠應用的特點，為研究污水處理廠水處理工藝提供參考。

關鍵詞：污水處理廠;臭氧;脫色;除臭;去除COD

1 臭氧在污水處理工藝中的作用

臭氧在污水處理中的主要工藝作用為對污水的預氧化、后氧化和臭氧消毒[1]。在預臭氧接觸池中，臭氧與污水發生氧化反應，可去除污水中的臭味，降低色度，去除鐵、錳離子，使污水中的膠體脫穩，將大分子有機物氧化分解為小分子有機物。在后臭氧接觸池中，臭氧與污水發生氧化反應，可氧化有機物，去除COD，殺死病毒和細菌。

2 污水處理廠臭氧應用方向

2.1 脫色

臭氧由于其強氧化性，在水中可與芳烴化合物等有機物發生反應，分解烴、醛等有機物，使污水色度降低[2]。在臭氧投加量為5mg/L，反應時間5min，出水色度3度以下時，脫色率高達65%-75% [3]。目前污水處理廠普遍采用臭氧活性炭發（O3/GAC）對微污染水進行脫色處理。該工藝屬于預臭氧投加，即在活性炭濾池前設置臭氧接觸池，使臭氧與污水接觸并發生氧化反應，將水中大分子有機物氧化并分解為小分子有機物，打破了可散發臭味的有機物的組織結構。提高了有機物的可生化性，并提高了活性炭去除有機物的能力，同時能將水中溶解的膠體有機物絮凝，以便于在后續工藝中沉淀過濾[4]。

2.2 除臭

在污水處理工藝過程中，異味主要由碳、氮和硫元素組成的物質散發。其中含有異味的無機化合物有氨氣、硫化氫等，有機化合物有低分子脂肪酸、醛類、胺類等。其中以有機化合物為散發異味的主體。臭氧由于其強氧化性，能與有機化合物發生化學反應，氧化有機化合物中的活性基團，從而消除異味。此外，由于污水處理廠臭氧制備時，在臭氧中夾雜有大量氧氣（空氣源制備夾雜大量空氣），可以對污水形成富氧環境，阻止臭味再生。臭氧與有機化合物發生化學反應的條件在污水處理工藝中非常容易達到，所以臭氧非常適合作為除臭工藝的一環被應用。

2.3 去除COD

在污水組分復雜、難生物降解且可溶性COD較高時，普通的生物法和物理法去除COD難度會增加，導致該部分COD無法得到有效降解。針對目前國內污水廠提標改造工程，在工藝末端增設后臭氧接觸池，投加臭氧，不但能起到消毒作用，而且能使有機物氧化分解，起到降低COD的作用。根據江蘇省某污水處理廠通過投加臭氧對污水中COD變化的試驗，分析后發現污水中COD濃度隨著臭氧投加量的增加呈明顯下降趨勢，且會在某一濃度、某一時間趨于穩定[4]。

根據《給水排水設計手冊》，去除1mg/L COD需要 4 mg/L 臭氧。

3 污水處理廠臭氧制備、投加系統

3.1 臭氧發生系統分類

由于場地、臭氧制備材料購買難易度、用電量等原因，臭氧的制備方式不同。使用臭氧發生器制備臭氧，原理為將氧氣通過高壓交流電極之間的放電電場，在高速電子流的轟擊下，將氧分子離解為氧原子，氧原子迅速與氧分子反應，生成臭氧。現污水處理廠生產制備臭氧工藝由氣源不同分為：氧氣源制備臭氧，富氧源制備臭氧和空氣源制備臭氧三種方式。氧氣源制備臭氧方式為：建設供氧站，購買液氧，在供氧站將液氧加熱氣化為氧氣，通過氧氣管道注入臭氧發生器生成臭氧。該方式適用于液氧方便購買且場地較大的污水廠。富氧源制備氧氣的方式為：空氣通過VPSA制氧系統提煉氧氣，使露點達到-60℃以下，氧氣濃度達到90%，經過除塵過濾進入臭氧發生器生成臭氧。該工藝適用于液氧采購不方便的大規模污水處理廠。空氣源制備臭氧方式為：通過空壓機，經過除塵過濾，直接將空氣壓入臭氧發生器生成臭氧。該工藝適用于液氧采購不方便的小規模污水處理廠。

3.2 臭氧投加系統分類

臭氧在污水處理廠投加方式分為射流和曝氣兩種。預臭氧接觸池一般采用射流器投加。后臭氧接觸池由于需要保證臭氧與水充分混合，池深需大于6m，故采用曝氣頭進行投加。

4 臭氧尾氣處理

臭氧作為溫室氣體之一，在近地附近濃度過高會加重溫室效應。對人體而言，空氣中臭氧濃度達到0.012ppm即會造成不適，更高濃度臭氧會造成呼吸道疾病、神經中毒以及破壞人體免疫機能等。因此，在臭氧接觸池末端需設計跌水，將溶解在水體內的臭氧釋放，并收集入臭氧尾氣破壞裝置進行高溫分解成為氧氣，最后排放入大氣中。

5 結語

隨著我國污水處理出水標準的不斷提高，全國各地各大污水廠針對越來越嚴格的排放要求進行升級改造，各地針對改善水環境質量同時新建小型污水廠。本文通過對臭氧在污水處理廠中的應用進行探討，希望能夠對污水處理廠的深度處理工藝設計、提標改造、水廠建設及運營提供具有參考價值的意見，加快環境污染治理的步伐。

參考文獻

[1]尹軍，水中有機物臭氧化去除反應機理[J]。環境科學研究。2010（6）：52-60。

[2]張云輝，陸杰等，臭氧氧化工藝在廢水脫色中的應用[J]。水處理技術。2012，38（11）：120-122。

[3]黃深，城市污水廠二級處理出水臭氧深度處理研究。清華大學。2008。

[4]董艷紅，王立軍，閆鈺等，臭氧/生物活性炭工藝深度處理微污染原水中試[J]，中國給水排水，2013（9）：45-48。

[5]施祖輝，臭氧工藝處理不可降解可溶性COD的應用[J]，城市道橋與防洪，2013（4）：121。