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臭氧在水处理中的应用及臭氧设备选型简介
栏目:新闻动态 发布时间:2021-04-08
臭氧,化学分子式为O3,又称三原子氧、超氧,因其类似鱼腥味的臭味而得名,在常温下可以自行还原为氧气。比重比氧大,易溶于水,易分解。由于臭氧是由氧分子携带一个氧原子组成,

一、臭氧简介

臭氧,化学分子式为O3,又称三原子氧、超氧,因其类似鱼腥味的臭味而得名,在常温下可以自行还原为氧气。比重比氧大,易溶于水,易分解。由于臭氧是由氧分子携带一个氧原子组成,决定了它只是一种暂存状态,携带的氧原子除氧化用掉外,剩余的又组合为氧气进入稳定状态,所以臭氧没有二次污染。

臭氧在水溶液中的分解速度比其在气相中的分解速度快。臭氧在水中分解半衰期与温度及pH值有关。随着温度升高,分解速度加快。温度超过100℃时,分解剧烈;温度达到270℃时,可立即转化为氧气。pH值越高,分解就越快。在常温常态常压的空气中分解,半衰期约为15~30min。

二、臭氧在水处理中的应用

用臭氧氧化处理废水所使用的是含低浓度臭氧的空气或氧气。主要的工艺设施由臭氧发生器和气水接触设备组成。臭氧氧化法主要用于水的消毒、去除水中、氰等污染物质,水的脱色、除去水中铁、锰等金属离子,除异味和臭味等。

1、水的消毒:

臭氧是一种广谱速效杀菌剂,对各种致病菌及抵抗力较强的芽孢、病毒等都有比氯更好的杀灭效果。水经过臭氧消毒后,水的浊度、色度等物理、化学性状都有明显改善。化学需氧量(COD)一般能减少50~70%。用臭氧氧化处理法还可以去除苯并(a)芘等致癌物质。

2、去除水中酚、氰等污染物质:

用臭氧法处理含酚、氰废水实际需要的臭氧量和反应速度,与水中所含硫化物等污染物的量和水的pH值有关,因此应进行必要的预处理。把水中的酚氧化成为二氧化碳和水,臭氧需要量在理论上是酚含量的7.14倍。用臭氧氧化氰化物,第一步把氰化物氧化成微毒的氰酸盐,臭氧需要量在理论上是氰含量的1.84倍;第二步把氰酸盐氧化为二氧化碳和氮,臭氧需要量在理论上是氰含量的4.61倍。臭氧氧化法通常是与活性污泥法联合使用,先用活性污泥法去除大部分酚、氰等污染物,然后用臭氧氧化法处理。此外,臭氧还可分解废水中的烷基苯磺酸钠(ABS)、蛋白质、氨基酸、有机胺、木质素、腐殖质、杂环状化合物及链式不饱和化合物等污染物。

3、水的脱色:

印染、染料废水可用臭氧氧化法脱色。这类废水中往往含有重氮、偶氮或带苯环的环状化合物等发色基团,臭氧氧化能使染料发色基团的双价键断裂,同时破坏构成发色基团的苯、萘、蒽等环状化合物,从而使废水脱色。臭氧对亲水性染料脱色速度快、效果好,但对疏水性染料脱色速度慢、效果较差。含亲水性染料的废水,一般用臭氧20~50毫克/升,处理10~30分钟,可达到95%以上的脱色效果。

4、除去水中铁、锰等金属离子:

铁、锰等金属离子,通过臭氧氧化,可成为金属氧化物而从水中离析出来。理论上臭氧耗量是铁离子含量的0.43倍,是锰离子含量的0.87倍。

5、除异味和臭味:

地面水和工业循环用水中异味和臭味,是放线菌、霉菌和水藻的分解产物及醇、酚、苯等污染物产生的。臭氧可氧化分解这些污染物,消除使人厌恶的异味和臭味。同时,臭氧可用于污水处理厂和污泥、垃圾处理厂的除臭。

6、提高废水B/C

对于一些含有复杂有机物的难以生化处理的废水,可以利用臭氧的氧化性将复杂有机物分解为具有一定可生化性的简单有机物,然后再进行生化处理,一般用于某些化工废水的前端预处理。

三、臭氧发生器简介

臭氧发生器是用于制取臭氧气体(O3)的装置。臭氧易于分解无法储存,需现场制取现场使用(特殊的情况下可进行短时间的储存),所以凡是能用到臭氧的场所均需使用臭氧发生器。

按臭氧产生的方式划分,目前的臭氧发生器主要有三种:高压放电式、紫外线照射式、电解式。

高压放电式按臭氧发生器放电室结构划分,有管式和板式两种,这也是常见的两种臭氧发生器。


四、臭氧设备选型


1、 用于难降解C0D用臭氧量投加量确定


由经验按照COD:臭氧=1:4的投加量进行计算


2、举例


某印染废水产生量20m³/h,COD指标300mg/L处理到100mg/L


(1)取1:3的投加量


(2)降COD绝对值300-100=200mg/L


(3)需要单位臭氧量=200*3=600mg/L=600g/m³


(4)每小时所需臭氧总量=600g/m³*20m³=12kg


(5)臭氧利用率按90%,每小时所需臭氧产量=12kg/0.9=13.3kg


(6)安全系数按1.2,每小时所需臭氧选型=13.3*1.2=16kg/h


以上为一些项目的经验投加量,由于生产工艺不同各废水水质不尽相同,为了避免造成经济损失或处理工艺达不到理想效果,臭氧设备选型最好经小试确认臭氧的投加量。


臭氧量的选择计算公式:


根据污水水质及处理工艺确定臭氧投加量,根据臭氧投加量和小时处理水量确定臭氧使用量,按小时使用臭氧量选择臭氧发生器台数及型号。计算公式如下:


G=q*g


式中:G——每小时使用的臭氧量,g/h


      q——每小时最大污水处理量,m³/h


      g——臭氧投加量,g/m³污水


五、臭氧接触反应器设计


臭氧处理的接触反应器是提供臭氧溶解于水和确保臭氧反应时间的装置。因此,臭氧接触反应器应具备以下两个功能:让臭氧有较高的溶解率(较高的臭氧吸收率)和较高的反应速率(较高的污染物去除率)。


臭氧接触池设计要求:


(1)接触池由二到三段接触室串联而成,由竖向隔板分开;


(2)每段接触室由布气区和后续反应区组成,并由竖向导流隔板分开;


(3)臭氧气体宜通过设在布气区底部的微孔曝气盘直接向水中扩散,气体注入点数与接触室的设置段数一致;


(4)曝气盘的布置应能保证布气量变化过程中的布气均匀,其中第一段布气区的布气量宜占总布气量的50%左右;


(5)接触池的设计水深宜采用5.5~6m,布气区的深度与长度之比宜大于4;


(6)导流隔板间净距不宜小于0.8m;


(7)接触池出水端必须设置余臭氧监测仪。