水處理臭氧氧化技術

A. 水處理 臭氧

理論上(20°C)臭氧在水中的半衰期為20分鍾，空氣中為40分鍾。但在實際的環境條件內中，臭氧不穩定容自行分解的速率非常快。分解成氧氣和游離氧 也會產生一些羥基 0H— 我剛新入的公司就是賣臭氧消毒機的。培訓資料中有以下說明：臭氧本身消毒效果並不理想，臭氧必須與空氣（或消毒對象）中的水分子結合轉化產生O和OH後才能發揮殺菌、消毒、除臭的作用，而臭氧水能無需再轉化能直接發揮功效

B. 臭氧在水處理中的應用

一、概述
目前，在我國瓶裝飲用水市場上，主要有礦泉水和純凈水兩種飲用水。在飲料市場上，各種飲料的主要成分均為水，稱為飲料用水。在此，就礦泉水和純凈水兩種飲用水及飲料用水的消毒殺菌工藝做以概述。
在水質處理過程中，大部分微生物已被去除，但即使是採用微濾、超濾等方法處理水時，水中的細菌物質也不能全被去除。而一般的水質處理方法更不能除盡微生物。為確保產品在保質期內合格，保證消費者的健康，在製造飲料，特別是製造碳酸飲料、礦泉水、純凈水以及包裝後不再進行二次滅菌的果汁飲料時，必須對水進行消毒處理，並要注意貯罐、管道、閥門等衛生狀態，防止對水產生二次污染。
水消毒的目的是殺滅水中的致病菌，並使水中的細菌含量符合規定標准。常用的水消毒方法是氯消毒、紫外消毒和臭氧消毒。
二、消毒原理
氯消毒包括液氯、漂白粉、次氯酸鈉、氯胺。其消毒原理是氯在水中會產生如下反應：
Cl2 + H2O → HCl + HOCl → 2H+ + Cl- + OCl-
反應生成的次氯酸具有很強的穿透力，能迅速穿過微生物的細胞膜，進入微生物體內，破壞微生物體內的系統使之失去的活力而致死。另一方面，次氯酸性質很不穩定，即容易放出新生態氧[O]，新生態氧與銨鹽、硫化氫、氧化亞鐵、亞硝酸鹽以及有機物腐敗後產生的物質相結合，對水中有機物和一些無機物等起氧化作用，從而抑制了依靠這些物質為營養的大部分微生物的生長，因此一般認為次氯酸具有主要的滅菌作用。而反應中生成的次氯酸根殺菌力較弱，不具有次氯酸穿透微生物細胞膜的能力，因此其消毒作用遠低於次氯酸。
紫外線消毒的原理是紫外線的光譜波長在490nm -140nm范圍內具有殺菌能力。微生物受到紫外線照射後，氣體內的核蛋白質會因吸收紫外線光譜能量而變性，引起新陳代謝障礙，從而喪失繁殖能力。當照射劑量增大一定量時，微生物細胞被破壞致死。紫外線對澄清透明的水有一定的穿透力，因此能使水消毒。
臭氧消毒的原理是臭氧在水中發生氧化還原反應，產生氧化能力極強的單原子氧（O）和羥基（OH），瞬間分解水中的有機物質、細菌和微生物。羥基（OH）是強氧化劑、催化劑，可使有機物發生連鎖反應，反應十分迅速。羥基（OH）對各種致病微生物有極強的殺滅作用。單原子氧（O）也具有強氧化能力，對頑強的微生物如病毒、芽孢等有強大的殺傷力。
三、比較
自來水等飲用水在我國目前普遍使用氯劑消毒。而使用氯法有嚴重的二次污染問題存在。1973年起，荷蘭、加拿大、美國等國相繼發現用氯消毒後的自來水中會產生鹵代有機物（氯仿、氯胺等），經動物實驗證明有致癌危險。況且氯消毒易受溫度和PH值影響。余氯還會影響飲用水的口感，特別對於飲料用水，余氯會使碳酸飲料等飲料製品產生氯的臭味，並使飲料中的色素發生氧化，影響產品質量。
採用紫外消毒時，不同的對像菌致死所需的照射能量差異較大，另一方面原水水質對紫外殺菌效果也有影響，紫外線因在水中的穿透能力有限而難以達到理想效果。而且紫外消毒不能像余氯那樣維持消毒效果。
臭氧具有比氯更強的氧化消毒能力，不但可以較徹底地殺菌消毒，而且可以降解水中含有的有害成分和去除重金屬離子以及多種有機物等雜質，如鐵、錳、硫化物、苯、酚、有機磷、有機氯、氰化物等，還可以使水除臭脫色，從而達到凈化水的目的。臭氧適應能力強，受水溫、PH值影響較小。臭氧適應范圍廣，不受菌種限制，殺菌效果比氯消毒和紫外消毒效果好。與氯不同的是殘余臭氧可以自行分解為氧氣，不會產生二次污染。臭氧處理後的水無色無臭，口感好，能改善飲用水品質。
故此，為了提高瓶裝飲用水的質量和延長保質期，國際瓶裝水協會（IBWA）建議採用臭氧處理。在臭氧處理前，瓶裝水一般用反滲透、納濾、超濾去除天然水中99%的有機物，降低臭氧的用量。

C. 污水處理臭氧發生器有什麼用途

1、投加臭復氧能改變小粒徑顆粒製表面電荷的性質和大小，使帶電的小顆粒聚集；同時臭氧氧化溶解性有機物的過程中，還存在「徽絮凝作用」，對提高混凝效果有一定作用。

2、臭氧消毒效果好，劑量小，作用快，不產生三氯甲烷等有害物質，同時還可使水具有較好的感官指標。

3、臭氧能將水中不易降解的大分子有機物氯化分解為小分子有機物，並向水中充氧使水中溶解氧增加，為後續處理（特別是生物處理）提供了更好的條件。

污水處理臭氧發生器還可以滅菌，氧化，脫色，除味。也正是這些功效，讓臭氧在給排水處理，污水廢水處理，紙漿漂白，畜牧殺菌除臭等各行各業有了用武之地。

D. 污水處理實用的高級氧化技術是什麼呢

實用的高級氧化技術目前運用比較好的有兩種：

1. 臭氧氧化，利用臭氧的強氧化作用分解污染物

2. 芬頓氧化，利用二價鐵離子和雙氧水的復合作用處理污染物
   

E. 2017年水處理技術論文(2)

2017年水處理技術論文篇二
淺談給水處理技術的發展

[摘要] 水與人們生活生產密切相關，而且水是保障人民生活發展工業生產不可缺少的物質基礎。近年來，人口增長、水資源的分布不均、污染加劇等問題造成水資源不足日益嚴重。因此給水處理技術一直在改進。本文旨在介紹一些給水處理日益發展的基本技術。

[關鍵詞] 給水處理 污染物 現代化 高級氧化 膜技術

1.現代化處理技術

1.1化學氧化

水質處理常用氯氧化，當有機污染尚未得到去除時，會產生較多的有害消毒副產物。目前採用KMnO4語氣復合劑(一種專門商品)的應用逐漸展開，對氧化有機物、改善混凝取得較好效果。臭氧預氧化可以提高有機物的可生物降解性，又可除嗅、脫色，去除鐵、錳，但往往結合後續深度處理臭氧—活性炭時才採用。

1.2加吸附劑粉末炭

粉末炭，具有吸附能力好、投加靈活、對污染物處理效能高等優點，但由於耗費較高(約105元/m^3左右)，一般只有在消除沖擊性污染時採用，投加量需10～20mg/L，現在一些水污染事件中就曾應用過此技術，此外還可以通過此技術對原水進行控制，並將該技術演化，如形成活性炭吸附帶控制突發性污染事件等。

1.3調節pH

由於投加酸與鹼，運行成本增加，又在原水中增加無機離子，在我國很少採用，國外在此方面研究較多，這里不做詳述。但其對原水pH的控制以及對某些污染物去除還具有良好的功效的，這一點也被業內廣泛認可。

1.4生物預處理

20世紀70年代以來，生物處理工藝越來越廣泛應用於市政給水生物處理方法包括生物接觸氧化法、生物轉盤、生物流化床、生物濾池氧化法、生物活性炭濾池和膜生物反應器等多種形式。生物預處理藉助微生物的生命活動對水中的氨氮等有機污染物和鐵、錳等無機物進行去除，從而改善水的混凝沉澱性能，使後續工藝較好的發揮作用，提高出水的水質。

2.給水處理的新技術

2.1高級氧化技術

高級氧化技術是給水處理的新技術，並受到了許多的關注，在水處理中有廣泛的應用，高級氧化技術包括臭氧氧化技術、超臨界水氧化技術、光催化氧化技術、超聲空化氧化技術等。

2.1.1臭氧氧化技術

臭氧由於其在水中有較高的氧化還原電位，常用來進行殺菌消毒、除臭、除味、脫色等，在飲用水處理中有著廣泛的應用。近年來，由於氯氧化發用於給水、循環水處理和廢水處理中有可能產生三氯甲烷等“三致”物質而受到限制，使臭氧在水處理中的作用受到了更多的關注。但臭氧應用於廢水處理還存在著一些問題，如臭氧發生的成本高，而利用率偏低，臭氧處理的費用高;臭氧與有機物的反應選擇性較強，在低劑量和短時間內臭氧不可能完全礦化污染物，且分解生成的中間產物會阻止臭氧的進一步氧化。因此，提高臭氧利用率和氧化能力就成為臭氧高級氧化法的研究熱點。臭氧的高級氧化技術就是通過臭氧氧化與各種水處理技術的結合，形成氧化性更強、反應選擇性較低的羥基自由基。

2.1.2超臨界水氧化技術

超臨界水反應與氧化組合為“超臨界水氧化(SCWO：Supercritical Water Oxidation)”技術，應用較多。超臨界水有優良的溶劑特性，增加了電導率和離子值。表示溶劑的極性的電導率，在常溫常壓下的值較高(78)，在高溫高壓下的己烷和甲醇等無極性，與弱極性的有機溶劑的電導率等值(2～30左右)。因此，在高溫高壓下的水溶解有機物是可能的。

SCWO技術有以下特點：

1) 將有機物完全分解成水和二氧化碳，使之無害化。

2) 不產生以二惡英為代表的有害的副產物。

3) 反應速度快，單位時間內處理量大，裝置小型化。

4) 與焚燒爐不同，不需要煙筒，不排放煙氣。

在臨界溫度下易於控制加水分解反應，或易於控制原子團的反應，這是超臨界水作為反應溶劑的優越性。不用酸和鹼即可進行廢水處理，是極好的環境處理技術。

2.1.3光催化氧化技術

所謂光催化氧化反應，就是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應的活化能來源於光子的能量，在太陽能的利用中光電轉化以及光化學轉化一直是十分活躍的研究領域。光催化氧化技術利用光激發氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結合。所用光主要為紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工藝，可以用於處理污水中CHCl3、CCl4、多氯聯苯等難降解物。另外，在有紫外光的Fenton體系中，紫外光與鐵離子之間存在著協同效應，使H2O2分解產生羥基自由基的速率大大加快，促進有機物的氧化去除。

2.1.4超聲空化氧化技術

超聲空化是指水中的微小泡核在超聲波作用下被激化，表現為泡核的振盪、生長、收縮及崩潰等一系列動力學過程。超聲空話技術就是利用聲解，將水中有機物轉化為CO2、水、無機離子和有機酸等成分。超聲空化技術具有少污染或無污染、設備簡單等優點，同時，還伴有殺菌消毒功效，是一種很有潛力的水處理新技術。但現階段超聲空話技術主要用於實驗室小水量的處理研究中，尚處於基礎研究階段。為了提高降解速度同時降低費用，國內外的水處理工作者又相繼研究開發了關於超聲波與其他技術相聯合的新工藝，如臭氧/超聲波聯合工藝。在臭氧/超聲聯合處理含酚水的實驗研究中，取得了較好的處理效果。

2.2膜處理技術

隨著人類對膜的逐步認識，各種人工合成膜也應運而生，其種類繁多，作用也千差萬別，但是它們具有一個共同的特點---選擇透過性。膜從廣義上可以定義為兩相之間的一個具有選擇透過性的薄層屏障。

膜式活性污泥法技術是分離技術與生物技術有機結合的新型的水處理技術。是利用膜分離設備截留生化反應池中的活性污泥和大分子有機物，省掉二沉池。活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時間和污泥停留時間可以分別控制，而難降解的物質在反應池中不斷反應、降解。因此膜處理工藝是通過膜分離技術大大強化了生物處理的功能。

3.結語

我國的給水處理目前普遍採用混凝、沉澱、過濾、消毒組成的常規水處理技術， 優點是水處理成本低， 平均處理效果較好。此外， 水源污染加劇， 常規水處理工藝對某些有機污染物的去除效果不佳。而新興的水處理技術對水質的改善提供了支撐。臭氧-活性炭處理、膜技術等水處理技術在去除效率、無害性等方面均有常規處理無法比擬的優勢， 並且在發達國家的使用經驗也表明了這些技術的可靠性。隨著科技的進步， 材料學的發展，這些新興工藝的成本也在逐漸降低。因此我們可以預見， 未來的水處理， 將朝著更安全、更高效、更環保的方向發展。

參考文獻

[1]陸煜康，唐鋰.水處理節能和新能源的應用.北京：化學工業出版社，2010，5

[2]苑寶玲，王洪傑.水處理新技術原理與應用.北京：化學工業出版社，2006，1

[3] 陸煜康.水處理新技術與能源自給途徑.機械工業出版社，2008，8

作者簡介：

闞沙沙(1992-)，女，漢族，吉林松原人，鄭州大學，水利與環境學院，給水排水工程.

郭丹丹(1991-)，女，漢族，河南許昌人，鄭州大學，水利與環境學院，給水排水工程.


看了“2017年水處理技術論文”的人還看：

1. 關於水處理技術論文

2. 鍋爐水處理技術論文

3. 工業水處理技術論文

4. 膜法水處理技術論文

5. 鍋爐水處理技術論文(2)

F. 臭氧可用於水的消毒凈化該過程是什麼變化

臭氧消毒是指以臭氧作為消毒劑的水處理技術。臭氧是一種強氧化劑，溶於水後，直接或利用反應中生成的大量羥基自由基及新生態氧間接氧化水中的無機物、有機物，並進入細菌的細胞內氧化胞內有機物，從而達到殺菌消毒、凈化水質的目的，與加氯消毒相比，臭氧消毒劑髦小、作用快、消毒效果更佳，同時可以改善水的口感和觀感[2]。
滅菌原理
臭氧是一種強氧化劑，滅菌過程屬生物化學氧化反應。O3滅菌有以下3種形式：
1.臭氧能氧化分解細菌內部葡萄糖所需的酶，使細菌滅活死亡。
2.直接與細菌、病毒作用，破壞它們的細胞器和DNA、RNA，使細菌的新陳代謝受到破壞，導致細菌死亡。
3.透過細胞膜組織，侵入細胞內，作用於外膜的脂蛋白和內部的脂多糖，使細菌發生通透性畸變而溶解死亡。
臭氧的介紹
臭氧是什麼
臭氧的分子式為O3。為天藍色腥臭味氣體，液態呈暗黑色，固態呈藍黑色。臭氧主要存在於距地球表面20公里的同溫層下部的臭氧層中。它吸收、阻擋並削弱對人體有害的短波紫外線，防止其到達地球。
臭氧的毒性
當環境中臭氧濃度偏高時，又是一種環境污染氣體，它是溫室效應氣體之一，殺滅細菌的同時也對人體細胞構成損傷，在靜電區，列印機旁，都應注意通風，避免臭氧濃度過高引起的毒性效應。
折疊
化學分子式為O3，三原子形式的氧。常溫、常態、常壓下無色，有腥臭的氣味，具有強氧化作用。所屬學科:大氣科學(一級學科);大氣化學(二級學科)
定義2:氧氣的同素異形體，每個分子由三個氧原子組成。當其存在於平流層時，有助於保護地球上的生物免受紫外線的傷害，而當其在地球表面附近時, 是城市光化學煙霧的一種組分，對植被和人類有傷害作用

G. 臭氧在水處理中起到怎樣的作用

1、臭氧在工業上起到的作用

工業上用電暈放電法來製取臭氧，這樣生產出來的臭氧適用於初步處理含烷基苯磺酸鈉、焦油、COD、BOD、污泥、氨氮等污染物的污水。

2、臭氧在生活上起到的作用

用於處理含Fe2+、Mn2+、氰、酚、親水性染料、細菌等生活污水。 由於水資源愈來愈緊張，工業及城市生活污水處理後經常回用，這就需要提高污水的處理標准。利用臭氧對水進行深度處理，可除掉水中各種雜質，從而達到回用標准。

3、臭氧在醫院污水起到的作用

臭氧處理醫院污水可消毒滅菌。若採用臭氧處理醫院污水，可截斷傳染源，免除後顧之憂。並且臭氧在幾分鍾之內可以將病毒全部殺死，比當量氯氣快200～3000倍。

4、臭氧在鍋爐循環水起到的作用

在循環冷卻水中，需對水進行深度處理，臭氧可以除去形成污垢的雜質，防止阻塞管道。當然，要達到此目的必須先將氨除盡，否則其還原性會分解殘余臭氧，不利於保持臭氧的氧化效率，通常殘余臭氧保持在0.5mg/L左右為宜。

5、臭氧在飲用水上起到的作用

採用臭氧消毒滅菌不存在任何對人體有害的殘留物（如用氯消毒有致癌的鹵化有機物產生），對提高飲用水的消毒質量問題非常有效。地表水中含有各種有機、無機以及各種細菌、病毒。地表水用臭氧進行深度處理後，基本上可以達到優質飲用水標准。

6、臭氧在其他水處理起到的作用

應用臭氧消毒游泳池水在國外十分普遍。經臭氧消毒後，游泳池池水清澈透明，徹底解決了氯消毒刺激眼睛、皮膚的問題。部分經濟發達地區也採用臭氧消毒游泳池水，效果較好。

H. 什麼是水處理DOF技術

水處理中的DOF技術就是：臭氧氣浮法水處理工藝。
DOF（臭氧氣浮法）=DAF（溶氣氣浮法）+Ozone（臭氧）

臭氧氣浮廢水處理法(DOFPROCESS)可應用於化工、制葯、皮革、造紙、印染、食品等行業，在生化處理後可使用DOF工藝，對該類污水進行深度處理，使其直接達標排放；也可用於難降解廢水的預處理，提高其進水水質。

技術說明
將具有較強固液分離能力的浮選法和具有強氧化性的臭氧處理法有機結合的技術。
該技術是將融入臭氧的污水在高壓下（4～8kgf/cm2）製成的臭氧水通過微氣泡發生裝置流入氣浮池，可以有效去除有機物、磷化物，脫臭、脫色、降低渾濁度、殺死病原菌等。

技術優點
與過濾、膜分離、紫外線消毒等工藝相比，適用范圍廣，處理效率高，處理對象多樣。
96%以上的臭氧利用率，節省了用於消毒的臭氧設備費用。
去除有機物、磷化物，殺死病原菌，脫色等處理效果佳。
特別適用於處理含有難分解物質的廢水。

臭氧氣浮法（DOF）工藝適用領域有：
垃圾滲濾液的深度處理。
中水回用。
染料染色廢水的脫色和COD深度處理。
家畜糞尿廢水的生物處理之後深度處理。
脫臭脫味和難分解性物質的預處理。
市政污水處理廠的深度處理。

摘自，氺業導航（h2o123『com）

I. 臭氧氧化處理污水時應注意哪些問題

臭氧在污水處理中應用的注意事項如下，請參考：

1. 水質影響：主要是水中含 COD、NO2-N、懸浮固體、色度對臭氧消毒的影響。

2. 臭氧投加量和剩餘臭氧量：剩餘臭氧量象余氯一樣在消毒中起著重要的作用，在飲用水消毒時要求剩餘臭氧濃度為 0.4mg/L, 此時飲用水中大腸菌可滿足水質標准要求 . 在污水消毒時, 剩餘臭氧只能存在很短時間 , 如在二級出水臭氧消毒時臭氧存留時間只有3-5min 。所測得的剩餘臭氧除少量的游離臭氧外，還包括臭氧化物、過氧化物和其他氧化劑。在水質好時游離的臭氧含量多，消毒效果最好。

3. 接觸時間：臭氧消毒所需要的接觸時間是很短的，但這一過程也受水質因素的影響，另外研究發現在臭氧接觸以後的停留時間內，消毒作用仍在繼續，在最初停留時間 10min 內臭氧有持續消毒作用，30min後就不在產生持續消毒作用。

4. 接觸方式：臭氧與污水的接觸方式對消毒效果也會產生影響，如採用鼓泡法，則氣泡分散的愈小，臭氧的利用率愈高，消毒效果愈好。氣泡大小取決於擴散孔徑尺寸 , 水的壓力和表面張力等因素 , 機械混合器、反向螺旋固定混合器和水射器均有很好的水氣混合效果。