臭氧在污水處理中除臭脫色降COD及作用原理

隨著水源污染日益嚴(yán)重和國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，飲用水水質(zhì)安全已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注。臭氧（O3）是應(yīng)用最廣泛的新型氧化劑，既可氧化分解去除微小的有機(jī)物、膠體雜質(zhì)、腐殖酸，又能去除水中污染的浮油及藻類微生物和細(xì)菌、病毒。由于其技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢，已經(jīng)在廣泛應(yīng)用了，取得了一些研究和工程的應(yīng)用的成果。

一.臭氧對剩余污泥的減量化

活性污泥法使污水日處理能力得以提高，并作為一種常見的污水處理技術(shù)在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，但污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥已成為一個難題，污泥處理費(fèi)用占整個污水處理費(fèi)用的比重很大。在剩余污泥減量化技術(shù)當(dāng)中，用臭氧對污泥進(jìn)行前處理的減量化技術(shù)已經(jīng)比較成熟。經(jīng)臭氧處理后的污泥作為污水的一部分和目標(biāo)廢水一起進(jìn)入曝氣池，被微生物利用消化，部分轉(zhuǎn)化為二氧化碳，經(jīng)過這樣一個臭氧對污泥的預(yù)處理過程，剩余污泥得到大幅度減量。臭氧剩余污泥減量技術(shù)現(xiàn)場需要臭氧發(fā)生器，能量消耗較大，高效率臭氧發(fā)生器的開發(fā)和臭氧的利用率對于降低污水成本有很大的作用。日本近年來一直致力于高效率臭氧器的開發(fā)，在提高臭氧利用效率等研究上，改變連續(xù)第濃度臭氧處理污泥為間歇搞濃度臭氧處理污泥，用實際廢水作對照實驗，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的臭氧污泥處理，所需的臭氧量約為原料的四分之一。同時處理水質(zhì)要優(yōu)于連續(xù)低濃度臭氧處理的水質(zhì)，為降低臭氧污泥減量的污水處理技術(shù)成本提供了一個可能的途徑。

二.臭氧對水體的除異臭

在污水處理工藝過程中產(chǎn)生氣味的物質(zhì)主要由碳、氮和硫元素組成。只有少數(shù)產(chǎn)生氣味的物質(zhì)是無機(jī)化合物，如氨氣、磷、硫化氫；大多數(shù)產(chǎn)生氣味的物質(zhì)是有機(jī)化合物，如低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類等。就本人所在的污水處理廠進(jìn)水情況來分析，80%的進(jìn)水量為生活污水，即有機(jī)物質(zhì)的含量是很高的，無機(jī)化合物的含量相對比較少。產(chǎn)生氣味的物質(zhì)大多是有機(jī)化合物，如低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類等，這些物質(zhì)都帶有活性基團(tuán)，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，特別容易被氧化，利用臭氧具有強(qiáng)氧化性這一特點，氧化活性基團(tuán)，氣味消失，從而達(dá)到除臭的原理。臭氧除了脫除異味外，還可以防止異味的再產(chǎn)生，這是由于臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的氣體中含有大量的氧氣或空氣，而產(chǎn)生臭味的物質(zhì)易在缺氧環(huán)境下導(dǎo)致發(fā)臭，采用臭氧處理，在氧化除臭的同時，形成富氧環(huán)境，可阻止臭味的再產(chǎn)生。對于城市生活污水廠污水處理環(huán)境的改善作用還是比較大的。

三.臭氧對水體的脫色

隨著對自來水水源環(huán)境及下水道二次處理水再利用的關(guān)注，二次處理水去色受到重視。至于腐殖質(zhì)引起的色和味，水質(zhì)色度平均為10度。最大達(dá)20度。這樣的色度靠一般凝聚沉淀與砂濾工序是達(dá)不到充分去除的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，甚至還有超過最壞標(biāo)準(zhǔn)的可能。采用臭氧處理后，色度即可降到l 度以下，一般水著色原因是鐵、錳含量過多，這些金屬如處于游離狀態(tài)，則常規(guī)方法即可充分去除。若原水中含有腐殖質(zhì)，有時形成鉻鹽，以常規(guī)處理便相當(dāng)困難。故去色也是引入臭氧處理的重要因素。

四.臭氧作用原理

臭氧的脫色機(jī)理：隨著分子生物學(xué)的蓬勃發(fā)展，微生態(tài)學(xué)就將生態(tài)擴(kuò)展到分子水平。其實無論蛋白質(zhì)或核酸分子均屬有機(jī)物，它們都是由碳、氫、氧、氮及磷或硫（C、N、O、N、P或S）組成，同時，病毒的衣殼體是由許多蛋白質(zhì)亞單位即殼微粒組成。每個殼微粒之間由非共價鍵連結(jié)，并對稱纏繞在一起，蛋白質(zhì)則由多鏈組成，核酸又由連在一起的核苷酸鏈組成。其中OH，從整體看，它是電中性的（R-OH），但若從基團(tuán)的內(nèi)部看，它的一部分帶有更多的負(fù)電荷（如氧原子），因基團(tuán)的這部分（R-OH）有“額外”的成鍵電子，所以帶負(fù)電：另一部分帶有更多的正電荷（如氫原子），基團(tuán)的這部分缺乏成鍵電子，所以帶正電。若有另一個相似的基團(tuán)靠近，正、負(fù)電荷之間互相吸引便生成一個弱鍵，即稱氫鍵，如多肽的基團(tuán)之間或核苷酸的鹼基之間以及在DNA或RNA分子里的鹼基配對均容易形成氫鍵。雖然單個氫鍵非常弱，但是很多氫鍵在一起，從而構(gòu)成植物細(xì)胞堅韌的細(xì)胞壁?，F(xiàn)再看臭氧，它是屬強(qiáng)氧化劑，氧化電位高（2.07ev）。凡電負(fù)性高的元素能強(qiáng)烈地吸引電子，氧化對方，還原自己。氧化結(jié)果，導(dǎo)致核酸分解，蛋白質(zhì)解體，抗原變性，檢測轉(zhuǎn)陰，色度褪盡。