一、前言

水(shui)(shui)資源(yuan)匱(kui)乏(fa)、水(shui)(shui)體污染嚴重(zhong)是(shi)目前世界(jie)普遍面(mian)臨的倆(lia)大難題。如何(he)節省水(shui)(shui)資源(yuan)的消耗(hao)、如何(he)減(jian)少污染物的排放(fang)、如何(he)更大限度的污水(shui)(shui)再生是(shi)很(hen)多人正在思(si)考(kao)和解(jie)決的問(wen)題。

二、臭(chou)氧的特性

1、強氧化性

臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)的(de)氧(yang)(yang)(yang)化能力幾乎是(shi)目前所知(zhi)氧(yang)(yang)(yang)化劑中(zhong)最強的(de)。同時(shi)臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)在(zai)水(shui)中(zhong)的(de)分解速(su)度很快，在(zai)含有(you)(you)雜質的(de)水(shui)溶液中(zhong)能迅速(su)回(hui)復(fu)到氧(yang)(yang)(yang)氣的(de)狀態(tai)，其衰期為5-30min，若(ruo)水(shui)溫(wen)(wen)接近0℃時(shi)能更穩定(ding)些。另外還有(you)(you)研究表明，臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)在(zai)水(shui)中(zhong)的(de)分解速(su)度隨(sui)水(shui)溫(wen)(wen)和pH值的(de)提高而加快，由(you)于臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)具(ju)有(you)(you)強氧(yang)(yang)(yang)化性，因(yin)此能與除了金、鉑外的(de)所有(you)(you)金屬發生反應，能氧(yang)(yang)(yang)化許多有(you)(you)機(ji)物。

高級氧化

2、易分解性

 臭(chou)氧的化學性質比(bi)較活(huo)躍，在(zai)常(chang)溫下就可以分解(jie)為氧氣，并在(zai)分解(jie)的過程中釋(shi)放(fang)出284Kj/mol的熱量，具體用(yong)化學式(shi)來表(biao)示就是：2O3=3O2

臭(chou)(chou)氧在空(kong)氣中(zhong)的(de)分(fen)解(jie)(jie)速度(du)(du)(du)跟(gen)溫度(du)(du)(du)和(he)臭(chou)(chou)氧自身的(de)濃度(du)(du)(du)有關(guan)，研究(jiu)證明(ming)：當外在空(kong)間的(de)溫度(du)(du)(du)越高、臭(chou)(chou)氧的(de)濃度(du)(du)(du)越大，其(qi)分(fen)解(jie)(jie)的(de)速度(du)(du)(du)也(ye)就(jiu)越快(kuai)(kuai)，而(er)臭(chou)(chou)氧在水(shui)中(zhong)分(fen)解(jie)(jie)的(de)速度(du)(du)(du)是(shi)(shi)跟(gen)水(shui)溫與(yu)酸堿(jian)度(du)(du)(du)(pH)有關(guan)，水(shui)溫越高時臭(chou)(chou)氧的(de)分(fen)解(jie)(jie)速度(du)(du)(du)越高，而(er)pH值越高，也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)水(shui)的(de)堿(jian)性越強(qiang)使，臭(chou)(chou)氧的(de)分(fen)解(jie)(jie)也(ye)就(jiu)越快(kuai)(kuai)。

高級氧化

3、強腐蝕性

由(you)于臭(chou)氧(yang)具有很高的(de)氧(yang)化(hua)性，所以(yi)除了鉑(bo)和金(jin)以(yi)外，臭(chou)氧(yang)幾乎可以(yi)氧(yang)化(hua)在(zai)空氣中(zhong)(zhong)的(de)所有金(jin)屬，所以(yi)這也體現了臭(chou)氧(yang)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)性。而且臭(chou)氧(yang)對非(fei)金(jin)屬材(cai)料(liao)也有強烈的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)作用(yong)(yong)。基于這種原因，在(zai)實(shi)際(ji)的(de)生產中(zhong)(zhong)常使用(yong)(yong)25%的(de)鉻(ge)鐵合金(jin)來制造臭(chou)氧(yang)發生設備(bei)，而且在(zai)發生設備(bei)和計(ji)量設備(bei)中(zhong)(zhong)，不能用(yong)(yong)普(pu)遍的(de)橡膠作密封材(cai)料(liao)，必須(xu)采用(yong)(yong)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)硅膠或者耐酸橡膠。

三、臭氧的作用

基于以(yi)上臭氧(yang)的特性——在污水處理及再生(sheng)水領域我們可以(yi)利用臭氧(yang)技(ji)術實(shi)現以(yi)下目標：

1、臭氧消毒

1.1臭氧消毒的機理

高級氧化

臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)在(zai)水中滅菌有兩種(zhong)(zhong)方式：一(yi)種(zhong)(zhong)是(shi)臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)直(zhi)(zhi)接(jie)(jie)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)于細(xi)(xi)(xi)(xi)菌的細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)壁，將(jiang)其(qi)破(po)壞(huai)(huai)并導(dao)致細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)的死亡(wang);另一(yi)種(zhong)(zhong)是(shi)臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)在(zai)水中分(fen)(fen)解時(shi)釋(shi)放出自由(you)基(ji)態氧(yang)(yang)(yang)。自由(you)基(ji)態氧(yang)(yang)(yang)具(ju)有強(qiang)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)能力，可(ke)以(yi)穿透細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)壁，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)分(fen)(fen)解細(xi)(xi)(xi)(xi)菌內(nei)(nei)部(bu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)葡萄糖(tang)(tang)(tang)所(suo)必須(xu)的葡萄糖(tang)(tang)(tang)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)酶，也可(ke)以(yi)直(zhi)(zhi)接(jie)(jie)與細(xi)(xi)(xi)(xi)菌、病毒(du)(du)(du)發生(sheng)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)，破(po)壞(huai)(huai)其(qi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)器和(he)核糖(tang)(tang)(tang)核酸、分(fen)(fen)解DNA、RNA、蛋白質(zhi)、脂質(zhi)類和(he)多糖(tang)(tang)(tang)等大(da)分(fen)(fen)子(zi)聚合物(wu)，使細(xi)(xi)(xi)(xi)菌的物(wu)質(zhi)代謝和(he)繁(fan)殖(zhi)過程(cheng)遭到破(po)壞(huai)(huai)。還可(ke)以(yi)滲透細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)膜(mo)組織(zhi)，侵入細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)膜(mo)內(nei)(nei)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)于外膜(mo)脂蛋白和(he)內(nei)(nei)部(bu)的脂多糖(tang)(tang)(tang)，促進細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)的溶解死亡(wang)，并且將(jiang)死亡(wang)菌體(ti)內(nei)(nei)的遺傳(chuan)基(ji)因、寄生(sheng)菌種(zhong)(zhong)、寄生(sheng)病毒(du)(du)(du)粒(li)子(zi)、噬菌體(ti)、支原(yuan)體(ti)及熱(re)原(yuan)(細(xi)(xi)(xi)(xi)菌病毒(du)(du)(du)代謝產物(wu)、內(nei)(nei)毒(du)(du)(du)素)等溶解變性滅亡(wang)。也有學者認為：臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)于細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)的表面，改(gai)變了細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)膜(mo)的滲透特(te)性，最終導(dao)致細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)組分(fen)(fen)泄露到中間介質(zhi)中。

臭(chou)氧對細菌(jun)的滅活反應總是(shi)(shi)進行得(de)很迅速。與其他殺菌(jun)劑(ji)不(bu)同的是(shi)(shi)：臭(chou)氧能與細菌(jun)細胞壁脂類雙鍵反應，穿入(ru)菌(jun)體內部(bu)，作(zuo)(zuo)用(yong)于蛋(dan)(dan)白和脂多糖，改變(bian)細胞的通透性，從(cong)而(er)導致(zhi)細菌(jun)死亡。臭(chou)氧還(huan)作(zuo)(zuo)用(yong)于細胞內的核物質，如核酸中的嘌呤和嘧啶破壞DNA。臭(chou)氧對病(bing)毒的作(zuo)(zuo)用(yong)首先是(shi)(shi)作(zuo)(zuo)用(yong)于病(bing)毒衣體殼(ke)蛋(dan)(dan)白的四條(tiao)多肽鏈，并使RNA受(shou)到(dao)損傷，特(te)別是(shi)(shi)形成蛋(dan)(dan)白質。噬菌(jun)體被臭(chou)氧氧化(hua)后，電鏡觀察可(ke)見其表皮被破碎(sui)成許(xu)多碎(sui)片(pian)，從(cong)中釋放出(chu)許(xu)多核糖核酸，干擾(rao)其吸附到(dao)寄存體上，臭(chou)氧殺菌(jun)徹底(di)。

高級氧化

1.2影響臭氧(yang)消毒的因(yin)素(su)

臭氧在(zai)用(yong)于(yu)飲用(yong)水消毒時具有(you)極(ji)高的(de)殺菌效(xiao)率，但在(zai)污水消毒時往往需要較(jiao)大的(de)臭氧投加量和較(jiao)長的(de)接觸(chu)時間。影響消毒效(xiao)果的(de)主要因素總結如下(xia)。

1.2.1原水(shui)pH的(de)(de)(de)影響，通(tong)過動力學實驗(yan)(yan)，在(zai)(zai)固(gu)定氣體流量(liang)(Q=10L/h)的(de)(de)(de)條件(jian)下,考查了在(zai)(zai)不同pH值時(shi)，臭氧對實驗(yan)(yan)用(yong)水(shui)的(de)(de)(de)消毒效(xiao)果(guo)。以(yi)pH=6.7和pH=8.0時(shi)為例。實驗(yan)(yan)結果(guo)表(biao)明：時(shi)間(jian)相同的(de)(de)(de)條件(jian)下，在(zai)(zai)水(shui)質(zhi)(zhi)呈(cheng)酸(suan)性(xing)時(shi)臭氧的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)時(shi)間(jian)要(yao)長于水(shui)質(zhi)(zhi)偏堿(jian)性(xing)時(shi)的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)時(shi)間(jian)，故水(shui)質(zhi)(zhi)顯酸(suan)性(xing)時(shi)的(de)(de)(de)消毒效(xiao)果(guo)優于堿(jian)性(xing)條件(jian)下的(de)(de)(de)消毒效(xiao)果(guo)。

1.2.2水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)其他物質(zhi)的影響(xiang)，主要是(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)含COD、NO2-N、懸浮(fu)固體、色度等(deng)，這(zhe)些物質(zhi)會消(xiao)(xiao)耗水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的臭(chou)氧。有時還出現污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)臭(chou)氧消(xiao)(xiao)毒后COD增加(jia)的現象(xiang)，這(zhe)主要是(shi)因為(wei)臭(chou)氧將水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)難降解的惰性物質(zhi)氧化為(wei)小分子物質(zhi)或者(zhe)將一(yi)些環狀(zhuang)有機(ji)物開環，從(cong)而提高了原BDOC，在臭(chou)氧消(xiao)(xiao)毒之前(qian)對原水(shui)(shui)(shui)(shui)進行(xing)預處理，盡量徹底的去除有機(ji)物是(shi)十分必要的。

1.2.3臭(chou)氧(yang)投(tou)加(jia)量和剩余臭(chou)氧(yang)量的(de)影響，不同水質(zhi)(zhi)所(suo)需的(de)臭(chou)氧(yang)投(tou)加(jia)量不同，臭(chou)氧(yang)的(de)投(tou)加(jia)劑量越(yue)大、接(jie)觸時間越(yue)長(chang)，出水水質(zhi)(zhi)越(yue)好(hao)。MPetala對普(pu)通(tong)活性(xing)污(wu)泥法(fa)二(er)級(ji)出水進(jin)行深度處理(li)，再經臭(chou)氧(yang)消毒后出水達到美國EPA回(hui)用水質(zhi)(zhi)標準。

1.2.4臭(chou)氧接觸方式的(de)影響，臭(chou)氧在水(shui)中分解迅速，根據氣(qi)液傳質(zhi)原理，增加臭(chou)氧的(de)傳質(zhi)效率(lv)可(ke)提高臭(chou)氧的(de)利用(yong)率(lv)，因此選用(yong)不(bu)同(tong)的(de)投加方式，臭(chou)氧的(de)利用(yong)率(lv)不(bu)同(tong)。

2、臭氧技(ji)術在污水處(chu)理中的脫色作用

臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)的強氧(yang)(yang)化性也可(ke)用于(yu)降(jiang)低BOD、COD、脫(tuo)色(se)、除臭(chou)(chou)、除味、殺藻，除鐵、錳、氰(qing)、酚等。目前臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化法(fa)主要用于(yu)印染廢水處理等。其中以脫(tuo)色(se)應(ying)用由為重要。

按照(zhao)國家(jia)2003年7月1日正式實施的《城鎮(zhen)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)廠(chang)污(wu)染(ran)物(wu)排放(fang)標(biao)準》(GB18918—2002)4.1.2.1款規定(ding)，當(dang)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)廠(chang)出(chu)水(shui)(shui)作為城鎮(zhen)景觀用水(shui)(shui)和一般回用水(shui)(shui)等用途時，污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)廠(chang)出(chu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)執行一級標(biao)準的A標(biao)準，色度≤30。要求對再(zai)生水(shui)(shui)進行脫色、除嗅、滅菌處(chu)理(li)。

臭(chou)氧對水(shui)體中的著色有(you)(you)機物(wu)具(ju)有(you)(you)氧化分(fen)解作用微(wei)量(liang)的臭(chou)氧就能(neng)起到良好(hao)的效果。著色有(you)(you)機物(wu)一般(ban)是具(ju)有(you)(you)不(bu)飽(bao)和(he)鍵(jian)的多環(huan)有(you)(you)機物(wu)，用臭(chou)氧進行處(chu)理時能(neng)夠打開不(bu)飽(bao)和(he)化學鍵(jian)，使分(fen)子斷鍵(jian)，從而使水(shui)變清。

四(si)、實例及應用(yong)

對江(jiang)蘇沭陽(yang)化工園區(qu)污(wu)水處理廠(chang)及北京延慶(qing)污(wu)水處理廠(chang)的進(jin)出水分別進(jin)行了(le)采樣比對：

(1)脫色效果明(ming)顯,出水(shui)水(shui)質(zhi)指(zhi)標穩定。

(2)污水(shui)處理廠出水(shui)水(shui)質(zhi)均符合設計標準(zhun)要求。

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