臭氧在污水处理中除臭脱色降COD及作用原理

随着水源污染日益严重和国家水质标准的提高，饮用水水质安全已经越来越受到人们的关注。臭氧（O3）是应用最广泛的新型氧化剂，既可氧化分解去除微小的有机物、胶体杂质、腐殖酸，又能去除水中污染的浮油及藻类微生物和细菌、病毒。由于其技术经济的优势，已经在广泛应用了，取得了一些研究和工程的应用的成果。
臭氧作用原理
臭氧的脱色机理：随着分子生物学的蓬勃发展，微生态学就将生态扩展到分子水平。其实无论蛋白质或核酸分子均属有机物，它们都是由碳、氢、氧、氮及磷或硫（C、N、O、N、P或S）组成，同时，病毒的衣壳体是由许多蛋白质亚单位即壳微粒组成。每个壳微粒之间由非共价键连结，并对称缠绕在一起，蛋白质则由多链组成，核酸又由连在一起的核苷酸链组成。其中OH，从整体看，它是电中性的（R-OH），但若从基团的内部看，它的一部分带有更多的负电荷（如氧原子），因基团的这部分（R-OH）有“额外”的成键电子，所以带负电：另一部分带有更多的正电荷（如氢原子），基团的这部分缺乏成键电子，所以带正电。若有另一个相似的基团靠近，正、负电荷之间互相吸引便生成一个弱键，即称氢键，如多肽的基团之间或核苷酸的硷基之间以及在DNA或RNA分子里的硷基配对均容易形成氢键。虽然单个氢键非常弱，但是很多氢键在一起，从而构成植物细胞坚韧的细胞壁。现再看臭氧，它是属强氧化剂，氧化电位高（2.07ev）。凡电负性高的元素能强烈地吸引电子，氧化对方，还原自己。氧化结果，导致核酸分解，蛋白质解体，抗原变性，检测转阴，色度褪尽。
一.臭氧对剩余污泥的减量化
活性污泥法使污水日处理能力得以提高，并作为一种常见的污水处理技术在国内外得到广泛应用，但污水处理过程中产生的剩余污泥已成为一个难题，污泥处理费用占整个污水处理费用的比重很大。在剩余污泥减量化技术当中，用臭氧对污泥进行前处理的减量化技术已经比较成熟。经臭氧处理后的污泥作为污水的一部分和目标废水一起进入曝气池，被微生物利用消化，部分转化为二氧化碳，经过这样一个臭氧对污泥的预处理过程，剩余污泥得到大幅度减量。臭氧剩余污泥减量技术现场需要臭氧发生器，能量消耗较大，高效率臭氧发生器的开发和臭氧的利用率对于降低污水成本有很大的作用。日本近年来一直致力于高效率臭氧器的开发，在提高臭氧利用效率等研究上，改变连续第浓度臭氧处理污泥为间歇搞浓度臭氧处理污泥，用实际废水作对照实验，发现改进后的臭氧污泥处理，所需的臭氧量约为原料的四分之一。同时处理水质要优于连续低浓度臭氧处理的水质，为降低臭氧污泥减量的污水处理技术成本提供了一个可能的途径。
二.臭氧对水体的除异臭
在污水处理工艺过程中产生气味的物质主要由碳、氮和硫元素组成。只有少数产生气味的物质是无机化合物，如氨气、磷、硫化氢；大多数产生气味的物质是有机化合物，如低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类等。就本人所在的污水处理厂进水情况来分析，80%的进水量为生活污水，即有机物质的含量是很高的，无机化合物的含量相对比较少。产生气味的物质大多是有机化合物，如低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类等，这些物质都带有活性基团，容易发生化学反应，特别容易被氧化，利用臭氧具有强氧化性这一特点，氧化活性基团，气味消失，从而达到除臭的原理。臭氧除了脱除异味外，还可以防止异味的再产生，这是由于臭氧发生器产生的气体中含有大量的氧气或空气，而产生臭味的物质易在缺氧环境下导致发臭，采用臭氧处理，在氧化除臭的同时，形成富氧环境，可阻止臭味的再产生。对于城市生活污水厂污水处理环境的改善作用还是比较大的。
三.臭氧对水体的脱色
随着对自来水水源环境及下水道二次处理水再利用的关注，二次处理水去色受到重视。至于腐殖质引起的色和味，水质色度平均为10度。最大达20度。这样的色度靠一般凝聚沉淀与砂滤工序是达不到充分去除的水质标准，甚至还有超过最坏标准的可能。采用臭氧处理后，色度即可降到l 度以下，一般水着色原因是铁、锰含量过多，这些金属如处于游离状态，则常规方法即可充分去除。若原水中含有腐殖质，有时形成铬盐，以常规处理便相当困难。故去色也是引入臭氧处理的重要因素。