水处理臭氧氧化技术

A. 水处理 臭氧

理论上(20°C)臭氧在水中的半衰期为20分钟，空气中为40分钟。但在实际的环境条件内中，臭氧不稳定容自行分解的速率非常快。分解成氧气和游离氧 也会产生一些羟基 0H— 我刚新入的公司就是卖臭氧消毒机的。培训资料中有以下说明：臭氧本身消毒效果并不理想，臭氧必须与空气（或消毒对象）中的水分子结合转化产生O和OH后才能发挥杀菌、消毒、除臭的作用，而臭氧水能无需再转化能直接发挥功效

B. 臭氧在水处理中的应用

一、概述
目前，在我国瓶装饮用水市场上，主要有矿泉水和纯净水两种饮用水。在饮料市场上，各种饮料的主要成分均为水，称为饮料用水。在此，就矿泉水和纯净水两种饮用水及饮料用水的消毒杀菌工艺做以概述。
在水质处理过程中，大部分微生物已被去除，但即使是采用微滤、超滤等方法处理水时，水中的细菌物质也不能全被去除。而一般的水质处理方法更不能除尽微生物。为确保产品在保质期内合格，保证消费者的健康，在制造饮料，特别是制造碳酸饮料、矿泉水、纯净水以及包装后不再进行二次灭菌的果汁饮料时，必须对水进行消毒处理，并要注意贮罐、管道、阀门等卫生状态，防止对水产生二次污染。
水消毒的目的是杀灭水中的致病菌，并使水中的细菌含量符合规定标准。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、次氯酸钠、氯胺。其消毒原理是氯在水中会产生如下反应：
Cl2 + H2O → HCl + HOCl → 2H+ + Cl- + OCl-
反应生成的次氯酸具有很强的穿透力，能迅速穿过微生物的细胞膜，进入微生物体内，破坏微生物体内的系统使之失去的活力而致死。另一方面，次氯酸性质很不稳定，即容易放出新生态氧[O]，新生态氧与铵盐、硫化氢、氧化亚铁、亚硝酸盐以及有机物腐败后产生的物质相结合，对水中有机物和一些无机物等起氧化作用，从而抑制了依靠这些物质为营养的大部分微生物的生长，因此一般认为次氯酸具有主要的灭菌作用。而反应中生成的次氯酸根杀菌力较弱，不具有次氯酸穿透微生物细胞膜的能力，因此其消毒作用远低于次氯酸。
紫外线消毒的原理是紫外线的光谱波长在490nm -140nm范围内具有杀菌能力。微生物受到紫外线照射后，气体内的核蛋白质会因吸收紫外线光谱能量而变性，引起新陈代谢障碍，从而丧失繁殖能力。当照射剂量增大一定量时，微生物细胞被破坏致死。紫外线对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发生氧化还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基（OH），瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物。羟基（OH）是强氧化剂、催化剂，可使有机物发生连锁反应，反应十分迅速。羟基（OH）对各种致病微生物有极强的杀灭作用。单原子氧（O）也具有强氧化能力，对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。
三、比较
自来水等饮用水在我国目前普遍使用氯剂消毒。而使用氯法有严重的二次污染问题存在。1973年起，荷兰、加拿大、美国等国相继发现用氯消毒后的自来水中会产生卤代有机物（氯仿、氯胺等），经动物实验证明有致癌危险。况且氯消毒易受温度和PH值影响。余氯还会影响饮用水的口感，特别对于饮料用水，余氯会使碳酸饮料等饮料制品产生氯的臭味，并使饮料中的色素发生氧化，影响产品质量。
采用紫外消毒时，不同的对像菌致死所需的照射能量差异较大，另一方面原水水质对紫外杀菌效果也有影响，紫外线因在水中的穿透能力有限而难以达到理想效果。而且紫外消毒不能像余氯那样维持消毒效果。
臭氧具有比氯更强的氧化消毒能力，不但可以较彻底地杀菌消毒，而且可以降解水中含有的有害成分和去除重金属离子以及多种有机物等杂质，如铁、锰、硫化物、苯、酚、有机磷、有机氯、氰化物等，还可以使水除臭脱色，从而达到净化水的目的。臭氧适应能力强，受水温、PH值影响较小。臭氧适应范围广，不受菌种限制，杀菌效果比氯消毒和紫外消毒效果好。与氯不同的是残余臭氧可以自行分解为氧气，不会产生二次污染。臭氧处理后的水无色无臭，口感好，能改善饮用水品质。
故此，为了提高瓶装饮用水的质量和延长保质期，国际瓶装水协会（IBWA）建议采用臭氧处理。在臭氧处理前，瓶装水一般用反渗透、纳滤、超滤去除天然水中99%的有机物，降低臭氧的用量。

C. 污水处理臭氧发生器有什么用途

1、投加臭复氧能改变小粒径颗粒制表面电荷的性质和大小，使带电的小颗粒聚集；同时臭氧氧化溶解性有机物的过程中，还存在“徽絮凝作用”，对提高混凝效果有一定作用。

2、臭氧消毒效果好，剂量小，作用快，不产生三氯甲烷等有害物质，同时还可使水具有较好的感官指标。

3、臭氧能将水中不易降解的大分子有机物氯化分解为小分子有机物，并向水中充氧使水中溶解氧增加，为后续处理（特别是生物处理）提供了更好的条件。

污水处理臭氧发生器还可以灭菌，氧化，脱色，除味。也正是这些功效，让臭氧在给排水处理，污水废水处理，纸浆漂白，畜牧杀菌除臭等各行各业有了用武之地。

D. 污水处理实用的高级氧化技术是什么呢

实用的高级氧化技术目前运用比较好的有两种：

1. 臭氧氧化，利用臭氧的强氧化作用分解污染物

2. 芬顿氧化，利用二价铁离子和双氧水的复合作用处理污染物
   

E. 2017年水处理技术论文(2)

2017年水处理技术论文篇二
浅谈给水处理技术的发展

[摘要] 水与人们生活生产密切相关，而且水是保障人民生活发展工业生产不可缺少的物质基础。近年来，人口增长、水资源的分布不均、污染加剧等问题造成水资源不足日益严重。因此给水处理技术一直在改进。本文旨在介绍一些给水处理日益发展的基本技术。

[关键词] 给水处理 污染物 现代化 高级氧化 膜技术

1.现代化处理技术

1.1化学氧化

水质处理常用氯氧化，当有机污染尚未得到去除时，会产生较多的有害消毒副产物。目前采用KMnO4语气复合剂(一种专门商品)的应用逐渐展开，对氧化有机物、改善混凝取得较好效果。臭氧预氧化可以提高有机物的可生物降解性，又可除嗅、脱色，去除铁、锰，但往往结合后续深度处理臭氧—活性炭时才采用。

1.2加吸附剂粉末炭

粉末炭，具有吸附能力好、投加灵活、对污染物处理效能高等优点，但由于耗费较高(约105元/m^3左右)，一般只有在消除冲击性污染时采用，投加量需10～20mg/L，现在一些水污染事件中就曾应用过此技术，此外还可以通过此技术对原水进行控制，并将该技术演化，如形成活性炭吸附带控制突发性污染事件等。

1.3调节pH

由于投加酸与碱，运行成本增加，又在原水中增加无机离子，在我国很少采用，国外在此方面研究较多，这里不做详述。但其对原水pH的控制以及对某些污染物去除还具有良好的功效的，这一点也被业内广泛认可。

1.4生物预处理

20世纪70年代以来，生物处理工艺越来越广泛应用于市政给水生物处理方法包括生物接触氧化法、生物转盘、生物流化床、生物滤池氧化法、生物活性炭滤池和膜生物反应器等多种形式。生物预处理借助微生物的生命活动对水中的氨氮等有机污染物和铁、锰等无机物进行去除，从而改善水的混凝沉淀性能，使后续工艺较好的发挥作用，提高出水的水质。

2.给水处理的新技术

2.1高级氧化技术

高级氧化技术是给水处理的新技术，并受到了许多的关注，在水处理中有广泛的应用，高级氧化技术包括臭氧氧化技术、超临界水氧化技术、光催化氧化技术、超声空化氧化技术等。

2.1.1臭氧氧化技术

臭氧由于其在水中有较高的氧化还原电位，常用来进行杀菌消毒、除臭、除味、脱色等，在饮用水处理中有着广泛的应用。近年来，由于氯氧化发用于给水、循环水处理和废水处理中有可能产生三氯甲烷等“三致”物质而受到限制，使臭氧在水处理中的作用受到了更多的关注。但臭氧应用于废水处理还存在着一些问题，如臭氧发生的成本高，而利用率偏低，臭氧处理的费用高;臭氧与有机物的反应选择性较强，在低剂量和短时间内臭氧不可能完全矿化污染物，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的进一步氧化。因此，提高臭氧利用率和氧化能力就成为臭氧高级氧化法的研究热点。臭氧的高级氧化技术就是通过臭氧氧化与各种水处理技术的结合，形成氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基。

2.1.2超临界水氧化技术

超临界水反应与氧化组合为“超临界水氧化(SCWO：Supercritical Water Oxidation)”技术，应用较多。超临界水有优良的溶剂特性，增加了电导率和离子值。表示溶剂的极性的电导率，在常温常压下的值较高(78)，在高温高压下的己烷和甲醇等无极性，与弱极性的有机溶剂的电导率等值(2～30左右)。因此，在高温高压下的水溶解有机物是可能的。

SCWO技术有以下特点：

1) 将有机物完全分解成水和二氧化碳，使之无害化。

2) 不产生以二恶英为代表的有害的副产物。

3) 反应速度快，单位时间内处理量大，装置小型化。

4) 与焚烧炉不同，不需要烟筒，不排放烟气。

在临界温度下易于控制加水分解反应，或易于控制原子团的反应，这是超临界水作为反应溶剂的优越性。不用酸和碱即可进行废水处理，是极好的环境处理技术。

2.1.3光催化氧化技术

所谓光催化氧化反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工艺，可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物。另外，在有紫外光的Fenton体系中，紫外光与铁离子之间存在着协同效应，使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快，促进有机物的氧化去除。

2.1.4超声空化氧化技术

超声空化是指水中的微小泡核在超声波作用下被激化，表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程。超声空话技术就是利用声解，将水中有机物转化为CO2、水、无机离子和有机酸等成分。超声空化技术具有少污染或无污染、设备简单等优点，同时，还伴有杀菌消毒功效，是一种很有潜力的水处理新技术。但现阶段超声空话技术主要用于实验室小水量的处理研究中，尚处于基础研究阶段。为了提高降解速度同时降低费用，国内外的水处理工作者又相继研究开发了关于超声波与其他技术相联合的新工艺，如臭氧/超声波联合工艺。在臭氧/超声联合处理含酚水的实验研究中，取得了较好的处理效果。

2.2膜处理技术

随着人类对膜的逐步认识，各种人工合成膜也应运而生，其种类繁多，作用也千差万别，但是它们具有一个共同的特点---选择透过性。膜从广义上可以定义为两相之间的一个具有选择透过性的薄层屏障。

膜式活性污泥法技术是分离技术与生物技术有机结合的新型的水处理技术。是利用膜分离设备截留生化反应池中的活性污泥和大分子有机物，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间和污泥停留时间可以分别控制，而难降解的物质在反应池中不断反应、降解。因此膜处理工艺是通过膜分离技术大大强化了生物处理的功能。

3.结语

我国的给水处理目前普遍采用混凝、沉淀、过滤、消毒组成的常规水处理技术， 优点是水处理成本低， 平均处理效果较好。此外， 水源污染加剧， 常规水处理工艺对某些有机污染物的去除效果不佳。而新兴的水处理技术对水质的改善提供了支撑。臭氧-活性炭处理、膜技术等水处理技术在去除效率、无害性等方面均有常规处理无法比拟的优势， 并且在发达国家的使用经验也表明了这些技术的可靠性。随着科技的进步， 材料学的发展，这些新兴工艺的成本也在逐渐降低。因此我们可以预见， 未来的水处理， 将朝着更安全、更高效、更环保的方向发展。

参考文献

[1]陆煜康，唐锂.水处理节能和新能源的应用.北京：化学工业出版社，2010，5

[2]苑宝玲，王洪杰.水处理新技术原理与应用.北京：化学工业出版社，2006，1

[3] 陆煜康.水处理新技术与能源自给途径.机械工业出版社，2008，8

作者简介：

阚沙沙(1992-)，女，汉族，吉林松原人，郑州大学，水利与环境学院，给水排水工程.

郭丹丹(1991-)，女，汉族，河南许昌人，郑州大学，水利与环境学院，给水排水工程.


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F. 臭氧可用于水的消毒净化该过程是什么变化

臭氧消毒是指以臭氧作为消毒剂的水处理技术。臭氧是一种强氧化剂，溶于水后，直接或利用反应中生成的大量羟基自由基及新生态氧间接氧化水中的无机物、有机物，并进入细菌的细胞内氧化胞内有机物，从而达到杀菌消毒、净化水质的目的，与加氯消毒相比，臭氧消毒剂髦小、作用快、消毒效果更佳，同时可以改善水的口感和观感[2]。
灭菌原理
臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程属生物化学氧化反应。O3灭菌有以下3种形式：
1.臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活死亡。
2.直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器和DNA、RNA，使细菌的新陈代谢受到破坏，导致细菌死亡。
3.透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。
臭氧的介绍
臭氧是什么
臭氧的分子式为O3。为天蓝色腥臭味气体，液态呈暗黑色，固态呈蓝黑色。臭氧主要存在于距地球表面20公里的同温层下部的臭氧层中。它吸收、阻挡并削弱对人体有害的短波紫外线，防止其到达地球。
臭氧的毒性
当环境中臭氧浓度偏高时，又是一种环境污染气体，它是温室效应气体之一，杀灭细菌的同时也对人体细胞构成损伤，在静电区，打印机旁，都应注意通风，避免臭氧浓度过高引起的毒性效应。
折叠
化学分子式为O3，三原子形式的氧。常温、常态、常压下无色，有腥臭的气味，具有强氧化作用。所属学科:大气科学(一级学科);大气化学(二级学科)
定义2:氧气的同素异形体，每个分子由三个氧原子组成。当其存在于平流层时，有助于保护地球上的生物免受紫外线的伤害，而当其在地球表面附近时, 是城市光化学烟雾的一种组分，对植被和人类有伤害作用

G. 臭氧在水处理中起到怎样的作用

1、臭氧在工业上起到的作用

工业上用电晕放电法来制取臭氧，这样生产出来的臭氧适用于初步处理含烷基苯磺酸钠、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

用于处理含Fe2+、Mn2+、氰、酚、亲水性染料、细菌等生活污水。 由于水资源愈来愈紧张，工业及城市生活污水处理后经常回用，这就需要提高污水的处理标准。利用臭氧对水进行深度处理，可除掉水中各种杂质，从而达到回用标准。

3、臭氧在医院污水起到的作用

臭氧处理医院污水可消毒灭菌。若采用臭氧处理医院污水，可截断传染源，免除后顾之忧。并且臭氧在几分钟之内可以将病毒全部杀死，比当量氯气快200～3000倍。

4、臭氧在锅炉循环水起到的作用

在循环冷却水中，需对水进行深度处理，臭氧可以除去形成污垢的杂质，防止阻塞管道。当然，要达到此目的必须先将氨除尽，否则其还原性会分解残余臭氧，不利于保持臭氧的氧化效率，通常残余臭氧保持在0.5mg/L左右为宜。

5、臭氧在饮用水上起到的作用

采用臭氧消毒灭菌不存在任何对人体有害的残留物（如用氯消毒有致癌的卤化有机物产生），对提高饮用水的消毒质量问题非常有效。地表水中含有各种有机、无机以及各种细菌、病毒。地表水用臭氧进行深度处理后，基本上可以达到优质饮用水标准。

6、臭氧在其他水处理起到的作用

应用臭氧消毒游泳池水在国外十分普遍。经臭氧消毒后，游泳池池水清澈透明，彻底解决了氯消毒刺激眼睛、皮肤的问题。部分经济发达地区也采用臭氧消毒游泳池水，效果较好。

H. 什么是水处理DOF技术

水处理中的DOF技术就是：臭氧气浮法水处理工艺。
DOF（臭氧气浮法）=DAF（溶气气浮法）+Ozone（臭氧）

臭氧气浮废水处理法(DOFPROCESS)可应用于化工、制药、皮革、造纸、印染、食品等行业，在生化处理后可使用DOF工艺，对该类污水进行深度处理，使其直接达标排放；也可用于难降解废水的预处理，提高其进水水质。

技术说明
将具有较强固液分离能力的浮选法和具有强氧化性的臭氧处理法有机结合的技术。
该技术是将融入臭氧的污水在高压下（4～8kgf/cm2）制成的臭氧水通过微气泡发生装置流入气浮池，可以有效去除有机物、磷化物，脱臭、脱色、降低浑浊度、杀死病原菌等。

技术优点
与过滤、膜分离、紫外线消毒等工艺相比，适用范围广，处理效率高，处理对象多样。
96%以上的臭氧利用率，节省了用于消毒的臭氧设备费用。
去除有机物、磷化物，杀死病原菌，脱色等处理效果佳。
特别适用于处理含有难分解物质的废水。

臭氧气浮法（DOF）工艺适用领域有：
垃圾渗滤液的深度处理。
中水回用。
染料染色废水的脱色和COD深度处理。
家畜粪尿废水的生物处理之后深度处理。
脱臭脱味和难分解性物质的预处理。
市政污水处理厂的深度处理。

摘自，氺业导航（h2o123‘com）

I. 臭氧氧化处理污水时应注意哪些问题

臭氧在污水处理中应用的注意事项如下，请参考：

1. 水质影响：主要是水中含 COD、NO2-N、悬浮固体、色度对臭氧消毒的影响。

2. 臭氧投加量和剩余臭氧量：剩余臭氧量象余氯一样在消毒中起着重要的作用，在饮用水消毒时要求剩余臭氧浓度为 0.4mg/L, 此时饮用水中大肠菌可满足水质标准要求 . 在污水消毒时, 剩余臭氧只能存在很短时间 , 如在二级出水臭氧消毒时臭氧存留时间只有3-5min 。所测得的剩余臭氧除少量的游离臭氧外，还包括臭氧化物、过氧化物和其他氧化剂。在水质好时游离的臭氧含量多，消毒效果最好。

3. 接触时间：臭氧消毒所需要的接触时间是很短的，但这一过程也受水质因素的影响，另外研究发现在臭氧接触以后的停留时间内，消毒作用仍在继续，在最初停留时间 10min 内臭氧有持续消毒作用，30min后就不在产生持续消毒作用。

4. 接触方式：臭氧与污水的接触方式对消毒效果也会产生影响，如采用鼓泡法，则气泡分散的愈小，臭氧的利用率愈高，消毒效果愈好。气泡大小取决于扩散孔径尺寸 , 水的压力和表面张力等因素 , 机械混合器、反向螺旋固定混合器和水射器均有很好的水气混合效果。