臭氧在污水处理中的应用

席璐

摘要：本公司是江苏三吉利化工股份有限公司，是一家生产邻苯二酚、对苯二酚、呋喃酚的企业。其污水处理出水色度值偏高，于是在生化AO系统出水末端上了一套臭氧发生器处理设备，该设备由臭氧发生器、多介质过滤器、氧化塔、臭氧尾气破坏装置组成，经过一年多的运行，处理后的污水色度取得满意效果，并且对出水中COD有30%的去除率，本论文从臭氧产生的机理来阐述臭氧处理污水色度和降低水中COD的原理，并且探讨利用臭氧的强氧化性对增值活性污泥进行固废减量化的应用前景分析。

关键词：臭氧;污水处理;应用

1 臭氧的强氧化性

相比氧气来说，臭氧具有较强的氧化性，可以用以下分解反应方程式表示。

O+HO→HO +OH

HO +OH→2HO

O+ HO ·→OH·+2O

OH·+ HO ·→HO+O

在以上化学反应过程中产生的OH·和HO·自由基也具备加强的氧化性。臭氧的强氧化性仅次于氟。可以和许多氧气不能氧化的物质发生化学反应。例如，臭氧可以和碳碳双键、碳碳三键、杂环化合物、芳香化合物、氨基、醛基、硫氢键、羟基、碳硅键、碳氮双键以及氮氮双键等化学键发生化学反应。除此之外，臭氧的强氧化性还可以有效清除废水中的细菌和病毒。

2 臭氧在污水色度处理方面的应用前景及原理分析

通常情况下，工业企业排放的废水中色度较高，这不仅对接纳水体的美观程度造成恶劣的影响，还会因阻碍阳光照射而抑制水生生物的生长繁殖。因此工业企业排放的废水必须经过处理，色度达到标准要求后才能排放。现阶段，污水脱色技术主要有膜分离技术、臭氧氧化、吸附脱色以及混凝脱色等。混凝脱色等常规技术的脱色效果差强人意，也会产生大量的污泥，需要对污泥进行再处理;吸附脱色技术对污水的选择性较高，且成本昂贵，也不容易回收利用;利用膜分离技术可以有效降低污水色度，但污泥容易堵塞膜孔，长期更换膜也会增加处理成本。臭氧氧化处理技术是当前工业企业常用的污水脱色技术。臭氧具有较强的氧化性，可以有效清除污水中的臭味、色度、酚类化合物以及惰性COD 等。已有相关文献资料显示，臭氧氧化技术已经制浆、染料等行业的脱色处理上得到了证明。但目前臭氧在污水色度处理方面的应用还需要进一步推广。

臭氧降低污水色度的原理主要依赖于其自身的强氧化作用，污水中的有色物质多数为含有多个不饱和化学键的环状化合物，不饱和化学键和环状键均可以在臭氧的氧化作用下被破坏，生成酮类、醛类或酸类等无色有机化合物，污水色度也会随之降低。

3 臭氧在降低污水COD方面的应用前景及原理分析

污水COD降解技术主要有以下几种。第一种为混凝剂处理技术，即向污水中投入聚丙烯酰胺或聚合氯化铝等混凝剂，降低污水中COD含量。但混凝剂处理技术仅能应用于因胶体和悬浮物引起COD，且清除效率较低;第二種为物理清除技术，主要包括膜过滤和活性碳吸附，物理清除技术不会改变污染物的化学结构，但随着应用时间的延长，COD降解能力也会下降，活性碳吸附须定期对饱和的部分进行再生，故其运行成本和劳动力都使企业无法接受;而膜处理其通过率有限，浓水部分是目前尚需解决的难题，另外小胶体等物质会对膜产生污染，从而需定期清洗且使用周期将大大降低;第三种为利用强氧化剂使污染物结构从根本上发生改变，部分转化成污泥，部分转化成二氧化碳气体排放，从而达到去除污染物的目的。

臭氧可以经分解反应生成羟基自由基，并引发更多的其他活性氧，以实现对有机物的降解，其氧化过程为链式反应。其中以·OH产生为链的开始，而其他活性氧和反应中间体构成了链的节点，各活性氧被消耗，反应链终止。其反应机理较为复杂，，些活性氧仅供有机分子并使其矿化为二氧化碳和水等无机物，因此该方法合适较高COD浓度的前期预处理。臭氧氧化性强，对COD有一定的去除能力，具有在处理过程中不会产生三卤甲烷等致突变、致癌物质的优势，但臭氧水处理工艺直到现在也未大范围投入应用，究其原因主要是臭氧水处理工程一次性投资大、运行费用较高等。利用臭氧处理污水后不会产生沉淀，分解产物不会团聚。但是，由于其氧化性强，所以需要在生化后端添加，而且由于其氧化性强，所以反应时间非常快，一般在10分钟左右即可完成反应，直接还原COD。

4 臭氧在增值活性污泥进行固废减量化领域的应用前景分析

对污泥处理处置主要是使污泥达到减量化、无害化、稳定化和资源化的目的，其中污泥减量化是污泥处理处置的重要研究方面。在污泥减量化技术当中，用臭氧对污泥进行前处理的减量化技术已经比较成熟。经臭氧处理后的污泥作为污水的一部分和目标废水一起进入曝气池，被微生物利用消化，部分转化为二氧化碳，经过这样一个臭氧对污泥的预处理过程，污泥得到大幅度减量。随着臭氧化技术研究的深入，各种臭氧化联合技术以及臭氧的利用效率改进技术相继被研究。

5 结语

江苏三吉利化工股份有限公司污水处理出水色度值偏高，在生化AO系统出水末端安装臭氧发生器处理设备，可以有效提高污水色度处理效果，清除COD。本论文主要分析了臭氧在污水色度及降低COD处理方面的应用前景及原理，并总结了臭氧在增值活性污泥进行固废减量化的应用前景，为臭氧在污水处理领域的应用提供理论基础。

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（作者单位：江苏三吉利化工股份有限公司）