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      臭氧產品

       優點在于處理分解后的最終產物為氧氣,不向水中增添新的元素。在普通的市政給水處理中,如果單純使用臭氧氧化,
      COD去除率一般只能達到10%左右,難以達到較高的去除
      效果。如何在紫外線的照射下進一步強化臭氧的氧化性能,提高臭氧的利用率,也是今后給水深度處理技術的主要研究內容。
      2.2組合工藝的去除機理
      關于臭氧和紫外的協同作用機理目前主要有2種觀點,
      一種是臭氧先在紫外作用下分解成氧原子,氧原子再與水反應生成羥基自由基;外一種是臭氧在紫外照射下先與水反應生成雙氧水,雙氧水進一步分解生成羥基自由基(·OH)。
      (1)臭氧的分解。臭氧在水中與有機物的作用一般分為直接反應和間接反應2種歷程;臭氧分解產生羥基自由基的反應會由于水體中存在堿度而受到抑制,使得氧化反應以直接反應為主。然而在紫外線的照射下,使得臭氧的分解歷程可以表示為:
      由于臭氧迅速分解產生羥基自由基,使得水中以臭氧與有機物直接反應為主的氧化反應轉變為以自由基和有機物直接反應為主的氧化反應。從而可以增加臭氧的利用率,提高反應效率。
      (2)羥基自由基氧化反應。常溫常壓下,臭氧的標準電位為2.07V,而羥基自由基的標準電位為2.80V,氧化性方面后者要大于前者,因此羥基自由基能夠與水中絕大多數有機物發生氧化反應。羥基自由基與水中有機物的氧化反應大體上可以分為2類:
      A.除氫反應
      ·OH+RH→R·+(OH)-
      B.加成反應
      有機物中的芳香烴和含有不飽和鍵的共軛體系在紫外光區都有強烈的吸收,故羥基自由基更易于與芳香族化合物及不飽和化合物發生加成反應。臭氧在水中與有機物發生的直接氧化反應的選擇性較強,且速度不如羥基自由基快。因此羥基自由基在有機物氧化方面比臭氧效果要好。
      2.3組合工藝的影響因素
      (1)污染物本身特性的影響。由于羥基自由基更易于與
      水中的芳香族化合物或含有雙鍵或羰基的共扼體發生化學反應,所以當水中存在著較多的不飽和化合物共扼體系時,該系統可以取得較好的處理效果,而當水中存在的物質為飽和的有機污染物時,用該系統處理速度較慢,去除效果則會不太明顯。
      (2)堿度的影響。當pH值過高時,如果水中只有臭氧存
      在,堿度會與羥基自由基結合,對臭氧的催化反應造成抑制,使臭氧在水溶液中以直接反應為主。當紫外線和臭氧同時存在時,可產生大量的羥基自由基,但過高的pH值同樣對反應不利,它會大量消耗水中的羥基自由基,使其濃度下降,處理效率也會隨之下降。當水中存在過多的碳酸根或重碳酸根離子時,容易水解產生OH-,同時碳酸根或重碳酸根離子自身也會與羥基自由基結合,降低處理效率,結合反應式為:
      (OH)·+HCO3→(OH)-+HCO3
      ·(3)臭氧濃度的影響。在相同紫外線照射劑量和臭氧投量的情況下,進氣臭氧濃度越高,則處理效果越明顯。這是因為當水中臭氧濃度較高時,可以產生較高濃度的羥基自由基,對有機物的氧化更為徹底,所以處理效果也較好。這表明,處理效果不僅與紫外線的照射劑量有關,而且與進氣中的臭氧濃度有關。
      (4)水流流速的影響。流速的不同也會對處理效果造成影響。當流速較高時,紫外光對總細菌和大腸桿菌均有良好的去除效率,這一點似乎有悖常理。IranpourRetal[5]等通過進一步研究發現,當水流過紫外燈管與反應器之間時,會形成一個邊界層,如果這個邊界層較厚,則會阻礙水對紫外光的吸收。水流速度較慢時,出現的邊界層較厚,反之則較薄,故
      流速快時,殺菌效果較好。
      2.4組合工藝的處理效果
      目前國外許多水廠已經開始將紫外及其組合工藝應用
      到給水處理系統中,其中以歐洲和北美居多。由于自然環境及原水水質的差異,國內這方面的研究基本處于實驗室水平,部分地區已有條件進行中試和小范圍的應用,但目前國內尚無大規模的工程實例。
      (1)殺菌效果。對于原水的殺菌效果,馬曉敏[6]等通過研究發現,UV/O3聯合方法對細菌的去除率明顯高于單獨采用
      UV、O3時的效果。這是因為由于反應存在時間的順序問題,
      細菌會首先在紫外光的照射下被去除,不能被紫外光去除的細菌則會在臭氧的作用下被進一步去除。單獨使用紫外的效果較差,是因為如果水中細菌數量較多,且NTU較大時,顆粒物會對細菌進行UV的遮蔽,從而降低UV的滅菌作用效果。在紫外光和臭氧的雙重作用下,可以實現很好的細菌去除效率。但隨著時間的不斷推移,UV/O3的去除效果會漸漸下降,主要是因為水中存在的顆粒物容易對紫外線進行吸收,對反應的順利進行產生影響,使殺菌效果降低,而O3的存在可以避免這一問題的出現。
      (2)有機物的去除效果。對于UV254的去除效果,王欣澤
      [7]
      等分別在有紫外光輻照和無紫外光輻照2種情況下通入
      臭氧考查水中UV254的去除情況;結果顯示,臭氧與紫外線聯合作用時水中的UV254去除效果較好,并且紫外光的照射可以使去除率有明顯的升高;而對于COD,去除效果卻各不相同,單獨臭氧或單獨紫外作用時,水中的COD值基本沒有變化;即使在臭氧紫外線聯用時,最初COD的變化也不明顯;隨著反應的進行,尤其是一段時間以后,則出現明顯的下降趨勢。這些現象再次可以證明紫外和臭氧有協同作用效果
      經典成功案例
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