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水处理中臭氧的作用
时间 : 2021-11-04 14:57 浏览量 : 3

水处理中臭氧的作用


臭氧作为一种强氧化剂,在许多领域得到了广泛的应用,在净水工艺中也有悠久的应用历史,几乎与最常用的氯消毒同时被采用。但由于臭氧消毒系统设备复杂,投资大,耗电量高,以前只在少数几个发达国家得以采用。自20世纪90年代起,由于怀疑水中的有机物与氯消毒发生反应后形成的三氯甲烷具有致癌性,许多国家也逐渐对臭氧消毒产生了兴趣,加大了研究力度,并逐步在饮用水处理系统中采用或增设了臭氧处理工艺。

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1、改善感官指标

大量研究和应用实践证实,臭氧可明显对原水脱色除臭,改善水的感官指标。

水的色度主要由溶解性有机物、悬浮胶体、铁锰和颗粒物引起,其中光吸收和散射引起的表色较易去除,溶解性有机物引起的真色较难去除。致色有机物的特征结构是带双键和芳香环,代表物是腐殖酸和富里酸。臭氧通过与不饱和官能团反应、破坏碳碳双键而去除真色,去除程度取决于臭氧投加量和接触条件;同时臭氧可氧化铁、锰等无机呈色离子为难溶物;臭氧的微絮凝效应还有助于有机胶体和颗粒物的混凝,并通过颗粒过滤去除致色物。


2、去除水中无机和有机污染物的作用机理

在水产养殖用水处理中,臭氧可以氧化水中的无机物和有机物。臭氧在氧化水中污染物中,主要有两种方式,一种是臭氧可以直接对水中污染物进行氧化,达到净化水质的目的。另外一种是臭氧可以在水中形成活性更强的羟基自由基,对水中污染物进行问接氧化,可以有效去除水中污染物,更好的促进水产养殖业健康发展。


3、消毒作用机理

在水产养殖用水处理中,臭氧可以对病毒和致病菌进行灭杀,达到净化水质的效果。臭氧可以直接破坏细胞器和核糖核酸,让其失去活性,达到对病毒灭杀的效果。另外臭氧对致病菌的灭杀作用中,主要表现在以下几个方面,一是臭氧可以作用在致病菌的细胞膜上,使的细胞内容物流失,导致细胞失去活性,达到灭杀效果。二是臭氧可以直接作用在致病菌的酶系统,导致细胞失活,导致致病菌死亡,达到对水质净化的效果。


4、控制氯化消毒副产物

有代表性的有害氯化消毒副产物(DBPs)主要为三卤甲院(THMs)和卤乙酸(HAAs)等,世界各国均制定了严格的DBPs标准。臭氧化通过两个途径控制DBPs:一是直接去除DBPs的前驱物质;二是转化前驱物质,从而利于后续工艺的的协同去除,后者在低臭氧投加量(0.5mgO3/mgTOC左右)下起重要作用。

臭氧化去除DBPs前驱物质的效果取决于原水水质及臭氧化条件,主要是TOC及Br含量、有机物性质、臭氧投加量及时间、水温、pH等。虽然目前对臭氧化控制DBPs的效果说法不一,但以降低DBPs前驱物质含量的居多。Richard等的研究结果表明,采用0.7mgO3/mgTOC的臭氧投加量氧化既定的原水,可将总THMs,HAAs,TOX的前驱物质分别去除20%~30%,继续增加臭氧投加量收效不明显;对含溴原水臭氧化后,含溴的DBPs量明显上升,提高臭氧投加量虽然会降低溴代物,但却生成有害的溴酸盐。深圳水司的中试结果表明,采用臭氧化工艺的出厂水有机氯、氯仿量分别比氯化工艺低61.4%,30.6%。原水有机物组分对臭氧化去除DBPs前驱物质的效果影响很大,对于THM前驱物质以柠檬酸为代表的原水就不宜进行臭氧化处理,因为柠檬酸及其臭氧化产物(OBPs)3-氧代戊二酸的氯仿生成势分别为93.8μg碳/mL和1740μg碳/mL,必要时可增大臭氧投量、延长接触时间。在较低投加量(0.5mgO3/mgTOC)下进行臭氧化会产生较多的OBPs,液氯(或氯胺)消毒将会产生新的DBPs,如水合氯醛(Chloralhydrate)、氯腈(Cyanogenchloride)、三氯硝基甲烷(Chloropicrin)等,这又给后续消毒提出了新问题。


5、控制藻类

藻类问题普遍存在于世界各国的水处理实践中。藻类含量高时会影响混凝和沉淀,增加混凝剂量;堵塞滤池,缩短滤池过滤周期;致臭并产生藻毒素,和氯作用形成氯化消毒副产物,降低饮用水安全性。臭氧化作用之一是溶裂藻细胞,二是杀藻,使死亡的藻类易于被后续工艺去除。臭氧投加量直接影响藻细胞的溶裂程度。臭氧化可作为除藻的一种处理方法,它和常规处理及其它技术配合使用是处理富营养化水源水藻类问题的有效途径之一。


6、助凝

多数文献均报道了臭氧化的微絮凝效应,即臭氧化可降低达到相同滤后水浊度下的最佳混凝剂量,或提高一定混凝剂下的浊度去除率,延长滤池过滤周期。臭氧化产生微絮凝的可能机理是:增加水中含氧官能团有机物(如羧酸等)而使其与金属盐水解产物、钙盐等形成聚合体,降低无机颗粒表面NOM的静电作用,引起溶解有机物的聚合作用而形成具吸附架桥能力的聚合电解质,使稳定性高的藻类脱稳、产生共沉淀等。


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