臭氧化技術在水處理中的應用
來源：新鄉市錦程環保設備有限公司 閱讀：3109 更新時間：2009-09-02 14:22臭氧(O3)技術于1905年應用于水處理，隨著相關技術的進步，臭氧化法成本的降低，被普遍認為是很有發展前景的水處理方法。臭氧具有極強的氧化性，其氧化作用機理目前尚無肯定的研究結論，通常認為主要來自臭氧離解的·OH自由基，它是發生在水中的已知氧化劑中最活潑的氧化劑，它很容易通過基型反應將各種類型的有機物氧化。·OH自由基還可與其他物質如苯衍生物等形成二次氧化基(R·)，它還能將碳酸鹽或重碳酸鹽離子氧化成可起三次氧化劑作用的碳酸根（ ）或重碳酸根( )，臭氧分子可離解成過氧化物高子( ）的過羥基[3，4]。
1 臭氧化法的主要工藝
O3水處理工藝類型很多[5-7]，主要有以下幾種類型：①O3十生物活性炭法，②O3+混凝法，③O3+活性炭吸附法，④O3+活性污泥法，⑤O3+膜處理法，⑥O3+超聲波法。
O3+生物活性炭法主要過程是：先往水中投加臭氧，其強氧化性使復雜有機物分子斷鏈成小分子，從而易于生物降解，同時提高了水中溶解氧濃度。然后再進人生物活性炭裝置，易降解有機物被活性炭富集，經好氧微生物氧化分解為CO2和H2O等。該工藝的特點是臭氧預處理提高了廢水的可生化性，有機物的富集和富氧提高了生化反應速度；活性炭上的有機物生物降解又可恢復活性炭吸附性能。O3+混凝法基于O3對親水性物質強烈的破壞力，當親水性物質轉變成疏水性時，混凝沉淀效果將大大改善。O3+活性炭吸附法是指：由于活性炭微孔孔隙小，限制了對大分子物質的吸附，O3可破壞物質分子結構，形成小分子，增大活性炭吸附容量。O3+活性污泥法的作用如同生物活性炭法，目的在于提高廢水的可生化性。在O3+膜處理法中，O3常用在超濾(UF)的后處理上。在O3+超聲波[8]處理法中，超聲功率的增大可增加反應速度，O3通人量增大可加深生物反應程度，提高復雜有機物去除率。
臭氧單元處理[5-7]主要是催化氧化法，如堿催化氧化、光催化氧化和多相催化氧化等，具體處理方法有：①O3/H2O2，②O3/UV(紫外光)，③O3/固體催化劑(金屬及其氧化物，活性炭等)。從反應機理看：①屬于堿催化臭氧化，②屬于光催化臭氧化，③屬于多相催化臭氧化。
堿催化臭氧化反應的途徑是：通過OH-催化，生成·OH自由基，再氧化分解有機物，·OH基產生過程如下：
O3+OH-→·O2+HO2，O3+·O2→O3+O2，·O3+H+→HO3·→·OH+O2
光催化氧化是以紫外線為能源，以臭氧為氧化劑，利用臭氧在紫外線照射下生成的活潑次生氧化劑來氧化有機物，Gary，P·Peyton等認為臭氧光解先產生H2O2，H2O2在紫外光的照射下又產生·OH基，進入·OH自由基循環：
O2-+O3→·O3-+O2，·O3-+H+→HO3·→·OH+O2
利用光催化臭氧化法處理難降解有機物廢水時，部分難降解有機物在紫外光照射下，提高了能級，處于激發狀態，與·OH基發生羥基化反應，生成易于生物降解的新物質。
多相催化臭氧化是近幾年發展起來的新技術，其金屬催化的目的是促進O3的分解，以產生活潑的·OH自由基強化其氧化作用，常用的催化劑有CuO、Fe2O3、NiO、TiO2、Mn(II)等。
2 臭氧化法在水處理中的應用
常見的臭氧化法在水處理中的應用有：微污染源水深度處理，印染染料廢水、含酚廢水、農藥生產廢水、造紙廢水、表面活性劑廢水、石油化工廢水等的處理。
2.1 微污染源水深度處理中的應用
經凈水廠處理的微污染源水，水中有機物經氯化后會形成氯仿(CHCl3)等含氧有機物，常規水處理工藝
不能去除有機磷農藥和含氮有機物，采用生物活性炭(BAC)工藝就可達到深度處理的目的。其工藝為：
德國Southeimer及Duesseldorf首先將BAC技術用于凈水工藝，目前歐洲水廠已普遭應用該技術。(臭氧投加量通常<4mg/L)。
源水中所含腐殖質會引起色度，常規方法難以去除。采用纖維TiO2作催化劑的O3+UV催化氧化可有特殊效果，反應接觸時間30Min，去除率>92%。所需O3濃度與腐殖質結構有關。
