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臭氧产品

 优点在于处理分解后的最终产物为氧气,不向水中增添新的元素。在普通的市政给水处理中,如果单纯使用臭氧氧化,
COD去除率一般只能达到10%左右,难以达到较高的去除
效果。如何在紫外线的照射下进一步强化臭氧的氧化性能,提高臭氧的利用率,也是今后给水深度处理技术的主要研究内容。
2.2组合工艺的去除机理
关于臭氧和紫外的协同作用机理目前主要有2种观点,
一种是臭氧先在紫外作用下分解成氧原子,氧原子再与水反应生成羟基自由基;外一种是臭氧在紫外照射下先与水反应生成双氧水,双氧水进一步分解生成羟基自由基(·OH)。
(1)臭氧的分解。臭氧在水中与有机物的作用一般分为直接反应和间接反应2种历程;臭氧分解产生羟基自由基的反应会由于水体中存在碱度而受到抑制,使得氧化反应以直接反应为主。然而在紫外线的照射下,使得臭氧的分解历程可以表示为:
由于臭氧迅速分解产生羟基自由基,使得水中以臭氧与有机物直接反应为主的氧化反应转变为以自由基和有机物直接反应为主的氧化反应。从而可以增加臭氧的利用率,提高反应效率。
(2)羟基自由基氧化反应。常温常压下,臭氧的标准电位为2.07V,而羟基自由基的标准电位为2.80V,氧化性方面后者要大于前者,因此羟基自由基能够与水中绝大多数有机物发生氧化反应。羟基自由基与水中有机物的氧化反应大体上可以分为2类:
A.除氢反应
·OH+RH→R·+(OH)-
B.加成反应
有机物中的芳香烃和含有不饱和键的共轭体系在紫外光区都有强烈的吸收,故羟基自由基更易于与芳香族化合物及不饱和化合物发生加成反应。臭氧在水中与有机物发生的直接氧化反应的选择性较强,且速度不如羟基自由基快。因此羟基自由基在有机物氧化方面比臭氧效果要好。
2.3组合工艺的影响因素
(1)污染物本身特性的影响。由于羟基自由基更易于与
水中的芳香族化合物或含有双键或羰基的共扼体发生化学反应,所以当水中存在着较多的不饱和化合物共扼体系时,该系统可以取得较好的处理效果,而当水中存在的物质为饱和的有机污染物时,用该系统处理速度较慢,去除效果则会不太明显。
(2)碱度的影响。当pH值过高时,如果水中只有臭氧存
在,碱度会与羟基自由基结合,对臭氧的催化反应造成抑制,使臭氧在水溶液中以直接反应为主。当紫外线和臭氧同时存在时,可产生大量的羟基自由基,但过高的pH值同样对反应不利,它会大量消耗水中的羟基自由基,使其浓度下降,处理效率也会随之下降。当水中存在过多的碳酸根或重碳酸根离子时,容易水解产生OH-,同时碳酸根或重碳酸根离子自身也会与羟基自由基结合,降低处理效率,结合反应式为:
(OH)·+HCO3→(OH)-+HCO3
·(3)臭氧浓度的影响。在相同紫外线照射剂量和臭氧投量的情况下,进气臭氧浓度越高,则处理效果越明显。这是因为当水中臭氧浓度较高时,可以产生较高浓度的羟基自由基,对有机物的氧化更为彻底,所以处理效果也较好。这表明,处理效果不仅与紫外线的照射剂量有关,而且与进气中的臭氧浓度有关。
(4)水流流速的影响。流速的不同也会对处理效果造成影响。当流速较高时,紫外光对总细菌和大肠杆菌均有良好的去除效率,这一点似乎有悖常理。IranpourRetal[5]等通过进一步研究发现,当水流过紫外灯管与反应器之间时,会形成一个边界层,如果这个边界层较厚,则会阻碍水对紫外光的吸收。水流速度较慢时,出现的边界层较厚,反之则较薄,故
流速快时,杀菌效果较好。
2.4组合工艺的处理效果
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。
(1)杀菌效果。对于原水的杀菌效果,马晓敏[6]等通过研究发现,UV/O3联合方法对细菌的去除率明显高于单独采用
UV、O3时的效果。这是因为由于反应存在时间的顺序问题,
细菌会首先在紫外光的照射下被去除,不能被紫外光去除的细菌则会在臭氧的作用下被进一步去除。单独使用紫外的效果较差,是因为如果水中细菌数量较多,且NTU较大时,颗粒物会对细菌进行UV的遮蔽,从而降低UV的灭菌作用效果。在紫外光和臭氧的双重作用下,可以实现很好的细菌去除效率。但随着时间的不断推移,UV/O3的去除效果会渐渐下降,主要是因为水中存在的颗粒物容易对紫外线进行吸收,对反应的顺利进行产生影响,使杀菌效果降低,而O3的存在可以避免这一问题的出现。
(2)有机物的去除效果。对于UV254的去除效果,王欣泽
[7]
等分别在有紫外光辐照和无紫外光辐照2种情况下通入
臭氧考查水中UV254的去除情况;结果显示,臭氧与紫外线联合作用时水中的UV254去除效果较好,并且紫外光的照射可以使去除率有明显的升高;而对于COD,去除效果却各不相同,单独臭氧或单独紫外作用时,水中的COD值基本没有变化;即使在臭氧紫外线联用时,最初COD的变化也不明显;随着反应的进行,尤其是一段时间以后,则出现明显的下降趋势。这些现象再次可以证明紫外和臭氧有协同作用效果
经典成功案例
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