臭氧化技术论文

臭氧化技术论文（精选8篇）

臭氧化技术论文 第1篇

1 臭氧化与物理技术结合

1.1 臭氧化与机械技术结合

机械技术主要是利用机械的压力所产生的能量破坏污泥的絮状结构,同时也对微生物细胞壁进行破碎,使细胞内的物质释放出来,并通过臭氧化使污泥达到减量的目的。Lee等[4]在球磨机预处理与锰催化臭氧化污水污泥减量化的研究中,采用球磨机对总固体量(TS)不同的剩余污泥进行预处理,在能量消耗为75.8 kJ(g TSS)-1情况下,随着总固体量(TS)从1%增加到4%时,(35)SCOD值从2000mgL-1增加到9000mgL-1,污泥分解率增加到了32%。通过球磨机预处理联合锰催化臭氧化处理剩余污泥,总悬浮固体物(TSS)的去除效率达到了60%,约为锰催化臭氧化单独处理的2倍,表明该结合工艺能有效地减少剩余污泥。

1.2 臭氧化与超声波技术结合

超声波技术在1993年被应用到污泥处理的研究中[5],由于其具有无污染、能量密度高、分解污泥速度快等优点而成为近年来兴起的环境友好技术。利用超声波的空化和机械破解作用来强化臭氧化污泥破解效果,从而使污泥进行减量。Xu等[6]通过实验室模拟实验采用超声波/臭氧(US/O3)联合处理活性污泥(WAS),当采用臭氧处理活性污泥60min后采用超声波处理60min,液相中的CODS为2483mgL-1;而采用超声波/臭氧联合处理活性污泥60 min,可使液相中的CODS达到3040mgL-1,表明超声波与臭氧在活性污泥处理中具有协同作用。US/O3联合处理技术提高了活性污泥中固体的溶解性和厌氧微生物降解性能,从而达到污泥减量化的目的。黄慧等[7]对超声波/臭氧破解剩余污泥技术进行研究,结果表明超声波-臭氧的联合使用比各自单独使用的污泥破解效果好,而且污泥浓度越大,联合技术的处理效果越显著。吕凯等[8]采用超声波/臭氧对石化污水厂剩余活性污泥进行研究,结果同样指出臭氧和超声波联合处理比单独臭氧处理对污泥破解效果更显著,污泥可减量约25%,而且当臭氧投量较少时,超声破解效果更明显。

2 臭氧化与生化技术结合

2.1 臭氧化与MBR工艺结合

膜生物反应器(MBR)工艺是国内外工业污水处理最经济和最具前景的技术之一。尽管MBR工艺产生的剩余污泥很少,但是其具有很长的保留时间,所以成为困扰MBR工艺的一大问题。针对这一问题,引进了臭氧化技术,使臭氧化技术与MBR工艺相结合,从而使剩余污泥得到减量化。Song等[9]首先采用2套MBR进行对比试验,在有臭氧氧化污泥回流的反应器中,当臭氧投加量为0.1g(g SS)-1时,污泥的产率几乎为零,污泥中挥发性部分占75%;而在无臭氧氧化污泥回流的反应器中,污泥产率大约为1.04gd-1。在营养物质去除方面,有臭氧氧化污泥回流反应器与无臭氧氧化污泥回流反应器相差不大,这证明了有臭氧氧化污泥回流的MBR系统不仅能显著减少剩余污泥的量,而且还保证了良好的出水水质。He等[10]在臭氧应用于MBR污泥减量研究中,同样得出部分臭氧化活性污泥回流能有效地减少MBR中污泥的产生。

2.2 臭氧化与SBR工艺结合

SBR工艺是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,非稳定生化反应替代稳态生化反应,静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。通过引入臭氧氧化污泥回流系统与SBR工艺结合,形成了一个使污泥减量化效果更好的系统。王瀛寰等[11]在臭氧氧化与序批式好氧活性污泥组合工艺的污泥减量化效果研究中得出,当臭氧投加量为0.078kg O3(kg MLSS)-1时,联合工艺的污泥增长率几乎为零。金瑞洪等[12]在臭氧应用于SBR剩余污泥减量的研究中同样得出,当臭氧投加剂量为0.05g O3(g SS)-1,污泥回流量为0.4L(Ld)-1时,污泥的产率可接近零。此外,Dytczak等[13]研究指出对部分回流污泥进行臭氧化还可以提高SBR的反消化性能,从而减少污泥的产量。

2.3 臭氧化与传统活性污泥工艺结合

传统活性污泥工艺主要是将二沉池中所有污泥不经臭氧化直接回流到曝气池中,由于微生物过量使得曝气池中缺氧而降低微生物的处理效果。与臭氧化结合后,通过臭氧氧化的污泥回流到曝气池,大大提高了污泥的可生化性能,使污泥得到减量。Yasui等[14]在臭氧化与传统活性污泥工艺相结合的污泥减量技术研究中得出:当曝气池中臭氧日投量为0.01g O3(gMLVSS)-1时,剩余污泥的产量减少50%。

3 臭氧利用效率改进技术

臭氧技术在污水污泥处理中显示了强大的优势,其与物理技术、生化技术等有效结合对污泥减量化可达到不错的效果。但是由于臭氧以气体的形式存在,在污泥的氧化过程中存在气固、固液等传质问题和高选择性缺陷,使得臭氧的利用效率偏低,无法实现高效氧化降解污泥颗粒有机质胶束结构膜和菌胞膜,从而使其在污泥处理工艺应用上受到一定的限制。目前,许多研究者针对如何提高臭氧在污水污泥处理中的利用效率进行了研究。

3.1 提高臭氧的传质效率

3.1.1 微米气泡技术

微米气泡是指采用新型微气泡系统产生的气泡,该气泡直径一般在50μm以下,比通常的曝气装置产生的气泡直径(0.5～5mm)小很多,所以微米气泡比一般的气泡具有许多独特的优势,主要表现为非常大的比表面积、缓慢的上升速度以及较高的内部压力和溶解速度[15]。有研究指出,通常的气泡从水中上升到气液界面破碎,气体逸出损失;而微米气泡在水中的上升速度较慢,并且其尺寸会逐渐缩小,最后消减湮灭溶入水中,从而可以大大提高气体在水中的溶解度[15～16]。采用微米气泡技术强化臭氧传质,从而为臭氧的高效利用提供了新的思路。

Chu等[17]率先将微米气泡技术应用于臭氧化污泥减量化的研究中,该研究主要是通过微米臭氧气泡系统和普通的臭氧鼓泡系统进行对比研究。研究结果表明,在80min的臭氧接触反应中,微米臭氧气泡系统中臭氧的利用效率一直保持在99%以上,而普通的臭氧鼓泡系统中臭氧的利用效率则从94%降至72%。当臭氧投加量为0.06～0.16g O3(gTSS)-1时,微米臭氧气泡系统中的污泥溶解率为25%～40%,而普通臭氧鼓泡系统中的污泥溶解率为15%～30%。但是继续提高臭氧的投加剂量,并没有显著提高污泥的溶解率。虽然该研究表明微米臭氧气泡系统能提高臭氧的利用效率和污泥的溶解率,但也存在一些问题需进一步研究,如温度影响的详细原因,鼓泡速率的影响以及微米臭氧气泡强化的作用机理等。

3.1.2 水力空化技术

水力空化技术作为一项新的水处理技术,是水处理研究学者关注的热点领域之一。将其应用到污泥减量化处理中,提高臭氧的传质效率也取得了一定的效果。Hwang等[18]将一个湍流射流臭氧器(TJC)系统应用到MBR工艺剩余污泥的处理中,其主要的功能是使水力空化与臭氧化相结合。该研究表明,剩余污泥以(30±1)Lmin-1的流速循环通过TJC系统中文丘里注射器的孔口,其产生的负压将臭氧自动吸入并与剩余污泥混合液产生空化泡,其空化系数在0.24～0.25之内。臭氧与剩余污泥接触反应时间为60min时,浓度为68mgL-1的臭氧气体在污泥中的传质效率达到了96%。在相同的臭氧剂量下,TJC系统比其他报道的臭氧处理系统污泥的减少程度高10%～20%,处理后的污泥回流至MBR中能大幅度降低膜的污染速度。水力空化技术的引入,不仅能够提高臭氧的利用率,减少能源的浪费,而且能够降低MBR中膜污染的速度,有效地缓解膜污染再生等问题。此外,在空化作用里面除水力空化外,有研究指出超声空化也可以有效地促进臭氧的传质速率和分解速率。

3.1.3 提高压力

根据动力学原理,在一定情况下,提高气体压力可以提高气体在液相中的溶解度。Cheng等[19]利用压缩机将臭氧-空气的混合气从底部压入装有活性污泥样品的封闭反应器,使其达到1040kPa后关闭进气阀,搅拌反应30s后,在反应器顶部瞬间放气,如此压缩-解压循环多次,考察活性污泥溶解和分解的效果。该研究表明,使用压缩-解压循环装置相比传统鼓泡接触反应器提高了臭氧的利用率和污泥的溶解性。提高压力对提高污泥分解和臭氧利用率是一项很具工业化前景的技术,但是其对设备抗压能力要求严格,而且大型设备的建立还需考虑更多的因素。

3.2 催化臭氧化

臭氧气体很不稳定,溶入水中分解出比臭氧氧化能力更强的羟基自由基。臭氧分解所产生的羟基自由基被广泛认为是臭氧间接氧化分解污水污泥中有机物污染物和微生物细胞的重要物质。在污水污泥中投入催化剂,催化臭氧快速分解产生羟基自由基,使其能够高效氧化分解污水污泥中有机污染物和微生物细胞,从而提高臭氧的利用效率成为了近年来研究的热点。Muruganandham等[20]用污泥粉作为臭氧在污水中分解的催化剂,该研究表明当污泥粉中有效催化物质(SiO2、Fe2O3、Al2O3等)的固载量从125mg增加到750mg时,臭氧在水处理中的分解百分比从50.9%增加到96.2%。董玉明等[21]在陶瓷粉体催化臭氧化降解水中苯酚研究中得出,陶瓷粉末的表面羟基促进了臭氧分子快速转变成羟基自由基,因而加快了臭氧化过程。此外,在污水处理中还有许多均相、非均相催化臭氧化也被广泛的研究[22～23]。

4 结语

臭氧化污泥减量化技术是一项很具前景的无二次污染的污泥处理技术。臭氧化与物理技术、生化技术等有效结合可使污泥减量化达到不错的效果,而更多的污泥减量化联合工艺则需要以后不断地开发与应用研究。在此基础上为了能够提高臭氧的利用效率和对污泥的高效氧化性能,研究者主要是从臭氧的鼓泡方式、臭氧与污泥的接触反应器的改进以及提高压力等方面进行了研究,其中存在的问题还需进一步探索。对于催化臭氧化,目前许多都是处于对污水的处理研究,如何将催化臭氧化从污水处理转向污泥减量化处理,探索出能使臭氧高效氧化降解污泥颗粒的催化剂或氧化导向剂以及其协同反应机理将是今后的研究方向。

摘要：臭氧化技术是一种极具潜力的无二次污染的污泥处理技术。本文综述了在污泥减量化中物理技术、生化技术结合臭氧化的处理技术,以及改进臭氧利用效率的技术的应用研究进展,并指出今后的研究方向。

臭氧化技术论文 第2篇

活性炭对2,4-二氯苯酚的催化臭氧化降解

摘要：研究了粒状活性炭(GAC)对2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)臭氧化降解的催化性能.由于活性炭的吸附和催化作用,提高了2,4-DCP的`分解.在酸性条件下具有较高的催化臭氧化效率,而酸性和碱性的强弱对2,4-DCP的分解几乎没有影响.活性炭的重复使用实验表明活性炭在臭氧化处理过程中可以得到原位再生,多次使用后其催化活性几乎没有降低.Abstract：Ozonation treatment of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) with granular activated carbon (GAC) in a fluid bed reactor was investigated, and enhanced 2,4-DCP decomposition was obtained when GAC amount increased. Higher efficiency of catalytic ozonation could be achieved in acid pH, but the influence of the strength of acid and basic pH could be neglected. The results of repeated use showed that GAC could be efficiently regenerated in situ in the reactor and maintain its high activity.作 者：曲险峰 郑经堂 张延宗 QU Xian-feng ZHENG Jing-tang ZHANG Yan-zong 作者单位：中国石油大学重质油加工国家重点实验室,山东东营,257061期 刊：中山大学学报(自然科学版) ISTICPKU Journal：ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENI年，卷(期)：,46(z1)分类号：X131.2 X703关键词：催化臭氧化 2,4-二氯苯酚 GAC吸附 GAC再生 Keywords：Catalytic ozonation 2,4-dichlorophenol GAC adsorption GAC regeneration

臭氧化技术论文 第3篇

对于催化剂的研究主要是促进水中臭氧分解, 生成羟基自由基 (·OH) 来氧化水中有机污染物, 此类反应具有明显的高级氧化特征。最新的研究发现, 某些新型催化剂能促进臭氧氧化反应, 但体系并无·OH生成, 本文将按氧化机理的不同对近年多相催化臭氧化机理的研究进展进行概述。

1 羟基自由基反应途径

羟基自由基 (·OH) 氧化电位2.8v, 是自然界仅次于氟的氧化剂。高级氧化技术是通过引入其他的能量, 使体系产生·OH, 从而达到除污染目的。

Zhang等[1,2]合成针铁矿, 并研究针铁矿作为催化剂催化臭氧化水中有机物的反应机理。发现反应体系中主导的氧化物种是·OH, 并提出臭氧在针铁矿表面分解产生·OH的假说, 如图1所示。

Zhao等[3]利用蜂窝陶瓷催化臭氧化有机物, 发现蜂窝陶瓷促进臭氧分解生成·OH氧化水中有机物, 催化剂表面羟基是催化反应的活性位, 并推测臭氧在催化剂表面分解途径, 如图2所示。

该研究组在蜂窝陶瓷[4]考察了溶液p H值影响机理, 表明质子化表面羟基是活性位能促臭氧分解, 如图3所示。

臭氧氧化体系引入以上催化剂均提高了水中·OH产率, 提高了有机污染物的去除, ·OH产率与催化剂的种类和表面性质相关, 催化剂构效关系是研究的重点方向。

2 非羟基自由基反应

一些研究发现某些催化剂提高臭氧氧化能力, 但反应过程中并没有促进臭氧分解生成·OH, 这类催化剂成为目前研究的一个新方向。

Zhang等[5,6]考察了Pd O/Ce O2催化剂在臭氧化体系中作用, 发现有机物分解并不依赖·OH而生成·O。利用Cu O/Ce O2作为催化剂催化臭氧化不同种类有机物, 降解率依赖于有机物性质和溶液的p H值。

Fujita等[7,8]把高硅沸石应投入臭氧溶液, 发现水中臭氧分子能吸附在沸石表面。并应用于臭氧化体系, 发现高硅沸石能吸附水中臭氧及三氯乙烯分子, 提高污染物去除率。

Ikhlaq等[9]采用不同硅铝比的ZSM-5催化臭氧化水中不同性质有机物, 体系中并没有·OH生成, 研究发现对有机物吸附能力与沸石硅铝比及有机物性质有关, 并提出有机物在催化剂表面, 如图4所示。

多相催化臭氧化经常被认为属于高级氧化技术。然而, 通过以上研究工作结果表明, 并非所有催化臭氧化过程都遵循·OH反应机理, 此类研究为多相催化臭氧化技术发展提供了一个新的研究思路。

3 结语

国内外研究者已经围绕多相催化臭氧化开展了大量的工作, 目前关于臭氧催化氧化方面的工作主要还集中在氧化体系中·OH生成速率。非·OH为主导氧化物种的多相催化臭氧化工艺在今后研究中必将引起关注, 该类反应体系还缺少系统的研究工作, 有待进一步深入研究。

摘要：多相催化臭氧化工艺是水处理领域的研究热点, 通常多相催化臭氧化常被归属于高级氧化技术, 遵循羟基自由基反应机理。近几年一些研究结果表明, 并非所有的催化臭氧化过程都生成了羟基自由基, 本文重点简述了多相催化臭氧化工艺机理的研究进展。

关键词：多相催化臭氧化,有机污染物,反应机理,水处理

参考文献

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[7]H.FUJITA, J.IZUMI, M.SAGEHASHI, T.FUJII, A.SAKODA.Adsorption and decomposition of water-dissolved ozone on high silica zeolites[J].Water Res, 2004, (38) :159-165.

[8]H.FUJITA, J.IZUMI, M.SAGEHASHI, T.FUJII, A.SAKODA.Decomposition of trichloroethene on ozone-adsorbed high silica zeolites[J].Water Res, 2004, (38) :166-172.

水处理中臭氧氧化技术的探讨 第4篇

水处理中臭氧氧化技术的探讨

概述了臭氧氧化技术的.发展及特点,介绍了臭氧氧化技术的产生与作用机理.臭氧作为一种强氧化剂,在水处理中得到了广泛的应用.主要体现在饮用水处理、游泳池水处理、污水和尾气排放、活性炭过滤前的臭氧氧化以及混凝与臭氧氧化技术的有机结合.

作 者：马效民 Ma Xiaomin 作者单位：哈尔滨职业技术学院,哈尔滨,150081刊 名：水利技术监督英文刊名：TECHNICAL SUPERVISION IN WATER RESOURCES年，卷(期)：17(4)分类号：X703.1关键词：水处理 臭氧氧化 强氧化剂 活性炭过滤 混凝

污泥臭氧催化氧化处理技术研究进展 第5篇

污泥的处理处置是污水生化处理面临的一大难题, 在活性污泥法的污水处理过程中, 来自初沉池和二沉池的剩余污泥一般要经过浓缩、消化、调质、脱水等处理步骤后再进行最终处置[4]。污泥的常用处置方式有:卫生填埋、焚烧处理、土地利用、污泥堆肥、海洋倾倒等。污泥处理的投资和运行费用巨大, 分别占污水处理总费用的12%~30%和20%~50%[3]。因此, 寻求经济有效的污泥处置技术, 在保证污水处理效果的同时, 避免二次污染, 具有重要的现实意义。其中近年来颇受各方广泛关注的一项污泥处理技术就是污泥臭氧催化氧化处理技术。

1 污泥的化学氧化处理

目前关于污泥处理的研究主要分为两类, 即源头控制和末端治理。源头控制就是在污水处理过程中利用物理、化学、生物等手段减少污泥产量, 控制污泥的产生;末端治理则是用生物、化学等手段使产生的污泥稳定、无害。无论是从源头控制还是末端治理, 污泥的破碎, 污泥体内生物细胞内含物的释放都是关键步骤[5]。化学氧化法破解污泥的手段有多种, 如对污泥进行酸解、碱解或二者组合、臭氧氧化、氯氧化和过氧化氢氧化等。目前, 国外学者将物理、化学和生化等方法引入污水污泥处理系统, 试图开发出集污水与污泥处理于一体的高级污泥处理技术[6]。在众多的污泥高级处理技术中, 利用化学氧化方法破解污泥、增强污泥可生化降解性、促进污泥处理的技术受到广泛关注。臭氧的氧化能力在常用的氧化剂中最强, 同时, 臭氧氧化反应的生成物是氧气, 利用臭氧做氧化剂没有二次污染的困扰。因此臭氧在污泥处理技术中倍受研究者青睐。Yasui和Shibata[7], Yasui等[8], Sakai等[9], Kamiya和Hirotsuji[10], Egemen等[11]研究了臭氧污泥处理, 何圣兵和王宝贞等[12]研究了臭氧和生物膜反应器联用的污泥处理, 将臭氧投加在反应器内与污泥直接接触氧化, 可以实现污泥最终处理。HE等[13]将臭氧直接投加在膜生物反应器 (MBR) 中, 在保证出水水质的前提下, 实现了污泥的零排放。吴声东等[14]将臭氧直接投加到MBR中, 发现在臭氧投加量为0.025 g (以每克挥发性悬浮物 (VSS) 计) 时, 同步臭氧氧化使MBR具有显著的处理效果。

2 污泥臭氧催化氧化机理

国内外的研究者对于剩余污泥中催化氧化的机理研究比较少, 目前还没有提出一个相对比较完整的污泥臭氧催化氧化机理。一般说来, 臭氧主要通过以下两种途径与有机物发生反应:一是直接反应途径, 即臭氧分子与有机物直接发生反应;二是间接反应途径, 即臭氧首先在溶液中发生分解产生强氧化性的自由基 (主要是OH) , 然后自由基再与有机物发生反应。通常, 臭氧与有机物的直接反应具有较强的选择性, 较易进攻具有双键的有机物, 其反应的速率常数在100~103M-1s-1之间;而且臭氧与某些小分子有机酸 (如草酸、乙酸等) 的反应速率常数更低, 使得臭氧氧化有机物的最终产物多为小分子有机酸。而臭氧分解产生的OH与有机物的反应则没有选择性, 其反应速率常数也要大得多, 一般在108~1010M-1s-1之间, 反应非常迅速。由于OH具有强氧化性并且与有机物反应十分迅速, 因此在臭氧氧化的基础上, 产生了一系列以促进臭氧分解产生OH为目的的高级氧化技术。其中尤以臭氧催化氧化技术最为研究者们所关注, 近20年来得到了快速发展, 并在一些水厂中广泛应用[15]。

3 污泥臭氧催化氧化处理研究进展

目前, 臭氧分解所产生的羟基自由基被广泛认为是臭氧间接氧化分解污水污泥中有机污染物和微生物细胞的重要物质。将催化剂投加进污水或污泥中, 可催化臭氧快速分解产生羟基自由基, 使其能够高效氧化分解污水污泥中的有机污染物和微生物细胞, 从而大大提高臭氧的利用效率, 这一点已经成为近年来研究的热点问题。其中, 针对污水的臭氧催化氧化研究较多, 而以污泥为处理对象的研究相对较少。法国的Al-Hayek等以Al2O3为载体, 用浸渍法制备的Fe (Ⅲ) /Al2O3固相催化剂进行臭氧化时发现TOC最大去除率不到40%, 加Al2O3臭氧化时TOC最大去除率超过90%。国内Zhou等[16]采用浸渍法制备了一系列Ru/A12O3催化剂用于催化臭氧氧化处理邻苯二甲酸二甲酯, 结果表明, Ru/A12O3能明显增强臭氧氧化效果, 反应120 min后, TOC去除率可达72%, 而单独臭氧氧化仅有24%。

随着臭氧催化氧化技术的发展, 高效催化剂的制备日显重要。虽然目前已有不少学者对臭氧催化氧化中催化剂的制备进行了研究, 但有关高效催化剂的制备方面仍然有一些问题有待解决。康守方[17]等提出催化剂制备工艺的选择, 以及如何有效改进催化剂的选择性是首要解决的问题。汪启光指出对臭氧氧化污泥处理应进行长效性研究, 并需进一步分析其对污泥活性的长期影响。曲险峰[18]指出臭氧催化氧化具有臭氧利用率高, 降解速率快等优势, 如果能够有效地回收溶剂和催化剂, 将是一种很有潜力的处理工艺。另外, 由于催化剂上活性组分会溶出, 导致催化剂快速失效, 因此如何避免其发生并延长催化剂寿命;如何保持催化剂稳定性, 将其由实验室研究阶段推广到工业应用阶段;如何通过降低催化剂制备的成本、提高催化效率、简化操作, 从而实现环境效益和经济效益的统一等都是今后所要研究解决的主要问题。

4 结语

污泥的臭氧催化氧化处理技术是一项具有一定研究应用前景的新型污泥处理技术。通过臭氧氧化与物理技术、生化技术等有效结合可使污泥处理技术水平有一个新的跃升。对于臭氧催化氧化技术发展而言, 如何从针对污水的臭氧催化氧化处理向污泥处理延伸, 进而探索出能使臭氧高效氧化降解污泥颗粒的催化剂或氧化导向剂, 并阐明其协同反应机理将是今后的研究方向。

摘要：臭氧氧化是一种极具潜力且没有二次污染的污泥处理技术。结合当前污泥臭氧氧化技术发展的现状, 在分析了污泥的化学氧化处理、污泥臭氧催化氧化机理的基础上, 综述了污泥臭氧催化氧化处理研究进展及所要研究解决的主要问题。认为, 将污水的臭氧催化氧化处理向污泥处理延伸, 探索能使臭氧高效氧化降解污泥颗粒的催化剂或氧化导向剂, 并阐明其协同反应机理是今后的研究方向。

臭氧化技术论文 第6篇

O3/H2O2氧化处理技术对于传统的水处理工艺不易降解钻井中废液复杂有机物的问题,利用O3的强氧化性处理钻井中废液其中的多种成分和O3/H2O2复合能够加快臭氧的氧化分解的性能,本文选择其中较典型的两种O3/H2O2氧化以及O3氧化的方案。通过讨论各种实验因素对处理效果的影响,用最佳的方法和数据为油田钻井废水处理技术提供实验依据。

1. 具体实验部分

(1)试验的水质选取

该试验水质来源某废水处理站,废水的颜色从表面看为黑色,水面有浮油、无刺激性气味。废水中的主要污染指标检测如表1所示。

(2)试验水质预处理

通过之前处理,用混凝破胶对钻井废水原水进行预处理,采用复配混凝剂:PAC65000mg/L,PJJ5000mg/L,PAM30mg/L,然后加入破胶剂慢慢搅拌,同时也加入一定量的石灰,将p H值调整为9.0。混凝处理后并且使用机械分离法实现固液分离后,废水重铬酸盐指数为967mg/L,p H值为9.1,出水水色为暗红接近棕色,将此水用于后续实验。

(3)试验装置及试验分析方法

1试验装置

本试验装置由臭氧发生器、O3气体收集瓶和接触反应器组成等仪器组成。实验在氧气发生器中进行。水样加入臭氧发生器中。臭氧发生器产量是300g/h,运用射流曝气装置,接触反应器的容积为600L,即臭氧加入量固定是0.35g/h·L。影响臭氧氧化的原因有很多,调节不同p H值,加入不同的催化剂,经氧化之后取样,加入适量的硫酸铝絮凝,监测反应一定时间后测其重铬酸盐指数值,同时观察废水色度和p H值的变化。

2试验的分析方法

重铬酸盐指数使用p H值运用酸度剂测定;重铬酸钾滴定的方法;色度用稀释倍数法;含油量用紫外分光光度法。

2. 结果与分析

(1)O3/H2O2氧化的最优添加剂及加量

为了加快反应速率,提高反应的效率。臭氧在氧化污染物质时,需要合适的催化剂进行催化,为使重铬酸盐指数降解效果得到提升,可在臭氧的氧化基础之上在加入H2O2来催化氧化。经试验,可以知道在p H值为9时,臭氧的氧化效果最好,在此PH值下,分别投加不相同量的双氧水进行催化,经氧化后调节PH值,测得废水的重铬酸盐指数去除率,实验结果图1所示。

由图1可知,在双氧水加入量为0.45%的时候,废水中的重铬酸盐指数去除率将少于其他加入量。因为双氧水存在于反应体系中,从而产生了很多的·OH,随着双氧水的加入量越大,产生的·OH量则越多,便加速了臭氧氧化分解速度,从而使氧化更彻底、迅速。若双氧水过量加入时,便会残留较多的双氧水,即使H2O2有着很强的氧化能力,但在反应中也会有更强的氧化物质产生,它则会充当还原物质,妨碍采用重铬酸钾法测定重铬酸盐指数,从而导致处理后水样重铬酸盐指数值增高。双氧水加入量在0.35%以下时,其重铬酸盐指数去除率很显然高于没有加入双氧水进行氧化的水样,跟着双氧水加入量的增加反而提高,而且双氧水加入量在0.35%时,它的催化效果却是最好的,氧化一段时间后废水中的重铬酸盐指数去除率则达到58.9%。所以,选定双氧水加入量为0.35%时,为其最优投加量。

(2)最佳p H与氧化时间

应用臭氧对钻井废水实行深度处理的时候,首先要先确定它的最佳反应PH值及氧化时间。需要将预先处理后的钻井废水调节至不同的PH值,待分别氧化不同的时间之后,加入适量的Al2(SO4)3调节PH值为7左右,稍后评价废水中重铬酸盐指数去的除率。试验结果如图2所示。

根据图2,臭氧在不一样PH值下的氧化废水,在一样氧化时间中其重铬酸盐的指数去除率则不同,废水中的重铬酸盐指数去除率也会随氧化时间的增加而增加。当p H值为7时废水的重铬酸盐指数r去除率小于PH值为9时废水的重铬酸盐指数去除率,这与臭氧的作用机理有关,臭氧的氧化反应在酸性或者是在中性条件下为臭氧直接氧化,将会直接产生很多氧化中间体(比如有机酸类),进一步氧化难度较大并且反应速度一般比较慢。当在碱性条件下,臭氧的氧化经自由基历程开始,臭氧分解将产生·OH,对于水中的有机污染物将进行非选择性的氧化分解。碱性越大,臭氧的分解速度就越快,产生的·OH就会越多。在明确臭氧氧化的最优p H值时,同样也验证了这一结论。若在其它条件相同时,p H上调为12比p H调为6时的COD去除率也提高了30%,因此在碱性条件时能加快臭氧的自身分解,对有机物的氧化能力有显著的提高。当O3/H2O2在简单一种的氧化基础上,将强氧化剂O3与H2O2融合在一起,与单一氧化过程相比较下,H2O2显然加速了·OH的形成,降解速度显著也提高不少,对于污染物的降解能力也比单一臭氧氧化过程加快2-200倍不止。

PH值为10时明显比其它p H时的臭氧氧化废水下的重铬酸盐指数去除率比较大,废水重铬酸盐指数去除率增加也因此并不明显,这是因为臭氧发生器在工作一些时间之后臭氧产生率明显严重降低,从而致使重铬酸盐指数的去除率增加不明显,所以选定最佳PH值为9氧化时间为2小时,重铬酸盐指数去除率能达到38.4%。

通过预氧化阶段对反应体系中的p H值的研究,可以了解在碱性条件下,臭氧能充分发挥更佳的氧化效果,在深度氧化的阶段中,选用一样的p H值。若臭氧流量为0.2m3/h,H2O2加量为600mg/L,则p H值为12,不一样的氧化时间及水样COD值关系见图3。从图3中可以了解,若深度氧化从时间20min延长到40min范围之间,出水COD下降趋势比较明显,在50min后COD去除率趋于相当稳定,COD则降至200mg/L。从而确定O3/H2O2处理工艺的高级催化氧化时间是50min。

3. 试验结果小结

本试验用臭氧对钻井废水进行深度处理,并确定最佳处理的条件:O3/H2O2氧化预处理后废水,当双氧水最优加入量为0.35%时,重铬酸盐指数去除率为58.9%。当臭氧单独处理经预处理后钻井废水时,在p H值为9,重铬酸盐指数去除率为38.4%。O3/H2O2联合氧化废水的效果应高于臭氧单独氧化废水的效果,并且采用O3氧化技术来处理钻井中废水的最佳条件是:在p H值为9,双氧水投加量为0.35%时,该钻井废水处理工艺已符合国家二级排放标准。

摘要：本文以气田钻井废水为研究对象,对经过混凝破胶处理的废水进行臭氧氧化深度处理,探究O_3/H_2O_2氧化、臭氧氧化去除重铬酸盐指数的最佳反应时间、Ph值、试剂用量等。结果表明:在两种氧化方法中,O_3/H_2O_2氧化去除重铬酸盐指数的效果比较好,其最加的反应条件在pH值为9,臭氧加入量为0.35g/h·L双氧水投加量在0.35%,废水的重铬酸盐指数去除率可达58.9%。

关键词：O_3/H_2O_2氧化,O_3氧化,钻井废水

参考文献

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臭氧化技术论文 第7篇

1 臭氧的杀灭效果

臭氧是一种广谱杀菌剂, 可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等, 可破坏肉毒杆菌毒素及立克次氏体等, 同时还具有很强的除霉、腥、臭等异味的功能。臭氧在水中的杀菌速度比氯快。

(1) 臭氧对细菌繁殖体的灭杀效果。李怀恩等观察了臭氧气体对空气中绿脓杆菌的杀灭作用, 在15℃, 湿度73%, 臭氧浓度0.08～0.60 m L/L时, 30 min内杀灭率达到99.9%以上;伍学洲等试验臭氧对大肠杆菌杀灭率为100%, 对金黄色葡萄球菌杀灭率为95.9%, 对绿脓杆菌杀灭率为89.8%;顾士圻等试验, 臭氧对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀灭率分别为99.7%、99.9%;居喜娟等试验用臭氧可杀灭空气中的白色葡萄球菌99.99%;Burleson等将臭氧气体通入染有金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、荧光假单胞菌、鼠伤寒沙门菌、福氏痢疾杆菌、霍乱弧菌的磷酸盐缓冲液中, 作用15 s后, 以上细菌全部杀灭;白希尧等发现, 臭氧水溶液杀菌作用强大, 且速度极快, 浓度为0.3 mg/L的臭氧水溶液作用1 min, 大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率均达100%。

(2) 臭氧对细菌芽孢的杀灭效果。瞿发林等报道, 在5.5 mg/m3的臭氧条件下作用45 min, 可将100 m L塑料瓶内滴染的枯草杆菌黑色变种芽孢100%杀灭;居喜娟等报道, 在1 m3试验柜内, 开启500 mg/h的臭氧发生器60 min可对空气中的枯草杆菌黑色变种芽孢杀灭率达99.95%;何继宝等在动态试验条件下, 将臭氧气体通入染菌井水中, 臭氧浓度达3.8～4.6 mg/L时, 作用3～10 min, 水中枯草杆菌黑色变种芽孢杀灭率达99.999%。

(3) 臭氧对病毒的杀灭效果。李绍忱等试验发现, 经10.3 mg/m3浓度臭氧作用30 min后, 乙型肝炎表面抗原 (HbsAg) 的滴度从1∶256降至1∶64。史江等报道, 臭氧浓度13.6 mg/m3时使用30 min, 使Hbs Ag破坏99.99%, 使甲型肝炎病毒抗原 (HAAg) 破坏100%;Wolo等试验证明, 0.5 m L/L的臭氧可灭活空气中的甲型流感病毒99%;Fog等报道, 在20℃水中, 臭氧浓度为0.13 mg/L时, 可以100%的灭活脊髓灰质炎病毒I型 (PVI) 。臭氧灭活病毒速度极快, 当臭氧浓度为0.09～0.8 mg/L时, 在反应最初5 s内, 噬菌体T2即可被灭活5～7个对数值。Finch发现水中含臭氧浓度40μg/L时, 作用20 s, 可使大肠杆菌噬菌体ms2灭活4个对数值。Vaughn等在4℃条件下, 对比了臭氧对猿轮状病毒SA-H和人轮状病毒2型的灭活效果, 发现两种病毒均能被0.25 mg/L的臭氧迅速灭活。Carpend等检测了经臭氧处理后的血清中爱滋病毒 (HIV) 的灭活情况, 证明当臭氧浓度为4mg/L时, 可将滴度为106CID50/m L HIV全部灭活, 病毒滴度下降6个对数值。

(4) 臭氧对真菌的杀灭效果。汪华明等报道, 臭氧浓度为9.6 mg/L时, 作用100 min对杂色曲霉与桃色拟毒霉的杀灭率达100%, 对蜡叶枝孢霉臭氧浓度为23 mg/L时作用30 min、青黑霉在12.5 mg/L时作用35 min、桔青霉在15.4 mg/L时作用30 min, 尖镰孢霉在15.5 mg/L时作用20 min, 均可达100%灭活率。对于烟曲霉、细交链孢霉、爪哇毛霉等, 在臭氧浓度为3.85～10.70 mg/L时作用10～20 min, 灭活率达96.4%。伍学洲等发现, 臭氧在30 min内对青霉菌的杀灭率为93.8%, 对毛霉菌的杀灭率为100%;白希尧等报道, 浓度为15 mg/L的臭氧水溶液作用1 min, 可100%地杀灭试验中的黑曲霉和酵母。

(5) 臭氧对原虫的杀灭效果。Finch等比较了22℃时臭氧对兰氏贾弟鞭毛虫和鼠型贾弟鞭毛虫色曩的灭活效果, 当Ct值0.86 mgmin/L时, 可使鼠型贾弟鞭毛虫减少4个对数值, Ct值为2.5 mgmin/L时, 使兰氏贾弟鞭毛虫减少4个对数值。Korich等比较了臭氧、二氧化氯、氯对净化水中的微小隐孢子虫卵囊的灭活作用的试验证明, 1 m L/L的臭氧作用5 min可以灭活90%的卵囊, 1.3 m L/L的二氧化氯则需作用1 h, 80 m L/L的氯则需作用1.5 h才能达到同样效果。

2 臭氧的广谱杀菌原理

臭氧几乎对所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原虫、卵囊都具有明显的灭活效果, 且灭菌时间迅速无比, 是氯的300～600倍, 紫外线的3 000倍。臭氧的灭菌机理, Roy等研究报道, 臭氧可破坏病毒衣壳蛋白的四条多肽链并使RNA受到损伤;Roy等报道, 臭氧作用过程中, 可使噬菌体中RNA被释放, 电镜观察可见噬菌体被断裂成小的碎片。还有人认为, 臭氧可与细菌细胞壁脂类双键反应, 穿入菌体内部, 作用于脂蛋白和脂多糖, 改变细胞的通透性, 从而导致细菌溶解和死亡。

3 臭氧在养猪生产上的应用

消毒是养猪生产的重要环节, 是保证正常生产的重要手段, 工厂化养猪的工艺特点是限位饲养和全进全出均衡生产, 饲养密度较高, 容易受到垂直和平行的感染, 特别是分娩栏和保育栏, 如果消毒不彻底, 对母猪、仔猪的健康将带来严重后果。控制猪群中病原微生物的根本手段在于消毒和预防, 保持猪舍的良好环境。如果猪群有了疾病再来治疗和预防, 则需要花费很多时间、劳力和药物, 损失较大。应用臭氧技术是改善环境的有效途径。养猪场应用臭氧技术有两个方法:一是对密封比较好的猪舍, 将臭氧充注到舍内, 舍内的病菌、细菌随之杀灭, 它还能与粪尿散发的异臭发生分解反应而除臭;二是把臭氧制成臭氧水用来喷淋需要消毒的地方。

(1) 猪的饮用水消毒。猪的饮用水传统消毒方法是用漂白粉, 但它会使饮用水中有机物发生氯化, 生成上百种影响猪体健康的有机氯衍生物。漂白粉消毒副产物主要来自氯对水中有机物的氯化作用, 生成二卤甲烷等多种可疑致癌物质;同时还会氧化水中含氮有机化合物而产生各种有机氯胺, 影响其杀菌的效率, 凡此种种影响绿色猪肉的生产。臭氧的化学性质很活泼, 具有强烈的氧化性, 溶于水时可以杀死水中的微生物。臭氧消毒法通过强氧化破坏有机农药的化学键, 使其失去药性, 同时杀灭物体表面的各种细菌和病毒, 达到解毒目的, 在医院用水中广泛应用。此外, 它不生成任何带有特殊气味的物质, 在味觉、气味、颜色方面可以很好地起到改善水质的作用。

(2) 猪场污水处理。用臭氧处理污水并进行消毒、除臭、脱色, 还可降解和去除水中的毒害物质, 如酚、氰化物、硫化物、硝基化合物、有机磷农药、烷基苯磺酸盐、木质素以及铁、锌、锰、汞等金属离子。对污水中的大肠杆菌、致癌物质同样有杀灭去除的显著功能, 使超标的BOD, COD得到有效改善。臭氧氧化的主要功效不在于降低以TOC为代表的水中有机物总量, 而是改变有机物的性质和结构。通过臭氧氧化处理, 水中大分子有机物分解氧化为小分子有机物。

(3) 净化空气。臭氧靠其强氧化性能可快速分解猪场产生的臭味及其他气味的物质, 如氨气、硫化氢、苯酚、胺类物质等。臭氧清除空气中异味在于它能与产生异味的成分发生化学反应, 生成其他无异味的物质。

臭氧氧化技术在水处理中的应用 第8篇

1 臭氧氧化技术和氧化的原理分析

1.1 臭氧氧化技术

臭氧的处理单元是多方面的,其中光催化臭氧氧化、碱催化臭氧氧化和多相臭氧氧化是比较常见的形式。例如,多相催化臭氧氧化技术就是当前比较新的技术,金属催化的主要目的就是分解臭氧,从而产生自由基,这样就能够强化氧化作用。而在光催化臭氧氧化的技术方面,主要是将紫外线UV作为主要的能源,在这一过程中臭氧就是氧化剂[1]。通过臭氧在紫外线照射下就能分解产生活臭氧氧化剂氧化有机物。臭氧能够氧化水当中的一些难降解有机物,但是其和有机物的反应选择性相对比较差,不容易把有机物彻底地分解成二氧化碳和水。

1.2 臭氧氧化的原理分析

臭氧氧化在水处理中的原理分析比较重要,臭氧在碱性的溶液中有着2.07V的氧化电位,氧化能力比较强。臭氧在溶解水中后就会出现2种氧化反应,一个是直接氧化污染物,还有就是在过氧化氢和有机物等氢氧根诱发下,分解成有着更高氧化性的羟基自由基。臭氧能够有效除去水当中的色臭味色等,在臭氧的作用下能够使化合物双键断裂形成酮、酸、醛等,以此来破坏藻类的代谢,对臭味进行清除[2]。臭氧在水溶液中的氧化作用主要取决于分解条件和机理,臭氧能够在水中形成有着强氧化作用的羟基自由基,能起到良好的消毒杀菌作用,能有效地氧化分解水中的污染物。

2 臭氧氧化技术在水处理中的具体应用探究

将臭氧氧化技术在水处理当中加以应用,要注重方法应用得当,结合操作的流程和规范,才能充分发挥臭氧氧化技术的作用。笔者结合实际对臭氧氧化技术在水处理中的应用进行了探究,在相应的应用方法实施下,有利于呈现出良好的水处理效果。

2.1 臭氧氧化技术在饮用水中的应用比较广泛

在这一技术的应用上,西方发达国家应用的比较成熟,通过臭氧氧化技术的应用,能够呈现水处理的功效多样化。臭氧氧化技术的应用,能有效避免有机氯化合物产生,也大大减少了絮凝池的数据和用量,对水质的净化效果比较好。具体的水处理过程中,在臭氧的氧化技术应用下,消毒效果比较优越,能对一般的大肠菌和细菌有着良好的杀菌效果,其作用远远大过氯系列的消毒剂[3]。对于低剂量的臭氧,也能呈现出良好的助凝作用效果。在应用过程中,要注重浓度的合理调控,在这一方面如果得不到有效保障,就必然会影响其应用的整体效果。常规应用过程中,臭氧在对明矾的助凝剂应用效果上也比较好,可在直接过滤的方法应用下,有效提高过滤效率。水中的总有机碳块对臭氧助凝的效果有着决定作用。通过臭氧氧化技术的应用,能够呈现良好的水处理效果,达到预期的处理目的。

2.2 臭氧氧化技术应用于废水处理能起到积极作用

对工业废水的处理,主要是指对含酚、含氰和印染废水的处理。应用臭氧氧化技术处理工业废水,这样臭氧就能够对氰络盐中的氰进行有效的分解。在反应方面主要分成几个重要的步骤:臭氧先把剧毒的CN-氧化成低毒CNO-,进而再进一步把CNO-氧化成二氧化碳和氮气。在产业废水中比较常见的就是含酚的废水,其和臭氧反应的速度相对比较迅速,臭氧投量、接触时间和气泡大小对酚的降解速度会产生很大影响。臭氧与酚类的反应速度的顺序为间苯三酚>间苯二酚>邻苯二酚>苯酚,在臭氧的作用下,能够破坏燃料发色,从而起到良好的脱色效果。但是也要注意,臭氧并不是对所有的有机染料的作用是相同的,在应用过程中要对此加以重视。

2.3 复合臭氧化水处理技术的应用比较突出

臭氧自身有着比较强的氧化性,但其自身也有着相应的局限性,单独使用臭氧不能有效地将有机物进行完全的氧化,特别是在臭氧浓度相对较低时[4]。在臭氧技术的进一步应用发展下,复合臭氧化水处理技术的应用还能和其他一些方法进行有效结合,在生物活性炭法、光催化臭氧化法的应用方面需加以充分重视。在这些方法的科学应用下,有利于呈现出良好的水处理效果。

2.4 臭氧氧化技术能够有效处理水中的石油类污染物

臭氧氧化方法的应用对水中的石油类污染物的解决效果比较好,能最大程度地降低污染物的数值。在新的发展环境下,臭氧氧化技术也有了进一步的发展,其中臭氧-颗粒活性炭过滤相结合的臭氧生物活性炭处理方法的应用有着积极的作用[5]。臭氧活性炭方法的应用是在常规净水工艺实施后来作为对水的深度的处理,以应对常规工艺不能有效去除各种有机物和所引起的色嗅等,其应用效果较好。

3 结语

臭氧氧化技术在水处理中的应用,需要从多方面加以充分重视,需保障技术应用的科学性。同时,正确地掌握应用的方法,才能真正有助于水处理效果的良好呈现。通过此次对臭氧氧化技术的水处理应用研究,有利于解决实际问题。

摘要：现阶段,我国的新技术在各方面都得到了广泛应用,臭氧氧化技术在水处理中的应用能起到良好的作用,能对水起到净化的效果。基于此,就臭氧氧化技术和氧化的原理加以分析,然后结合实际对臭氧氧化技术在水处理中的应用进行探究,以期对臭氧氧化技术的应用作用的充分发挥起到积极作用。

关键词：臭氧氧化技术,水处理,应用

参考文献

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[3]林波,何宗健.臭氧化法水处理技术的现状与展望[J].环境与开发,1998(4):6-7.

[4]刘兆荣,龚慧明,陈旦华,等.β-蒎烯的液相臭氧化反应研究[J].环境科学,1999(4):59-62.