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    臭氧應用
     
    臭 氧 與 水 處 理

    自1893年在荷蘭首次把臭氧用于水處理,至今已有100多年的歷史,在此期間,歐美國家對臭氧的認識比較早,據有關報道,截止到1940年,國外用于處理自來水的系統 有100余套,到了1977年,已經達到了1000余套。近年來,隨著國內經濟的發展和國內臭氧產業的進步,對于臭氧在各種水處理中的應用,也都有了比較一致的認識,并在自來水、生產用水、純凈水和污水處理等各方面開始推廣應用。
      臭氧作為一種強氧化劑、消毒劑,具有殺菌、消毒、脫色、脫臭、滅活病毒 、 降低 COD 等作用,可廣泛應用于各種水處理;同時臭氧又是一種綠色消毒劑,不會產生二次污染,這也是其它消毒劑不可比擬的優勢。
      用于水處理的臭氧應用技術主要由氣源處理系統、臭氧發生系統、電源控制系統、自動監測 保護 系統和氣水混合系統等幾部分組成。臭氧用于水處理的濃度單位一般是按“ mg/L”計算,這與空氣型常用的“mg/m3”差了一千倍,由此可知,水處理以高濃度、大發生量的臭氧發生器比較適宜,因此設備的穩定性、產品壽命等是保證正常運行的主要指標。
      氣水混合裝置是臭氧用于水處理必不可少的配套設備,雖然臭氧易溶于水,溶解度比氧氣高十幾倍,但必須采用一定的技術手段使臭氧與水充分接觸,其中接觸面積、時間、臭氧濃度、壓力等都是混合效率的決定因素。目前,臭氧與水的混合主要有以下幾種:


      一、嚗氣法:這是一種傳統的簡便方法,帶有一定壓力的臭氧氣利用某種泡化器,讓其形成縮小氣泡與水充分接觸,不難看出,氣泡越小,深度越大,接觸時間越長,效果越好。

      二、射流法:也稱文丘里法,是利用水在管道中流動時通過裝置變徑加快流速形成負壓吸氣,通入的臭氧與水在管路中混合;這種裝置在安裝時,一是射流器須與管路配套(以管徑為準);二是射流器中的水流向不能存在逆壓,避免水進入臭氧發生器;三是射流器延出管路必須在 2.5m 以上,越長效率越高;四是射流器前后須保持一定的正向壓差,保證負吸形成;五是器件與管路必須用不銹鋼或塑料材質,杜絕用鋼、鐵,以免消耗臭氧與管道內壁氧化腐蝕。射流法效率較高,但安裝設計與要求應相當嚴格。

      三、渦輪負吸法:這種方式是通過水泵吸程加裝氣路,在供水時形成負吸將臭氧帶入水中,效率較高。其原理與文丘里法基本相同,也廣為采用。其安裝要求與文丘里法也大致相同,需要特別注意的是氣量控制,氣量大時會影響水泵供水。


      四、反應塔法:這種方法是通過一個較高的裝置塔,將水由高處噴下形成霧狀,將臭氧化氣體自設置在塔底部的微孔擴散設備擴散成微小氣泡上升,與水流形成逆行,使臭氧氣與水充分接觸形成臭氧水。此方式分無填料和有填料兩種,材質是十分講究的,效果也很好,只是成本造價較高。


      臭氧在水處理的應用主要有以下幾方面:

    一、飲用水處理
      飲用水的國際標準為細菌總個數、大腸菌群均為零,西方歐美等國都是執行這一標準,所以自來水供水公司的臭氧水處理產品應用十分普遍。我國因處發展中,經濟上相對落后,飲用水的國家衛生標準為細菌總個數 <100個,大腸菌群<3,而且大多采用漂白粉、加氯和近幾年推廣的二氧化氯及次氯酸鈉發生設備消毒。因為氯消毒會產生氯的衍生物造成二次污染,其中三鹵甲烷是直接致癌物質,在歐美的飲用水處理上已逐步淘汰。就目前的國內臭氧發生器價格來說,與二氧化氯、次氯酸鈉價格差不多,甚至還低。
      臭氧化應用技術最廣泛、最成功的領域是飲用水的處理。臭氧用于飲用水處理,滅菌效果好,無二次污染外,還兼有脫色、除味,去除鐵、錳,氧化分解有機物和助凝作用,有的報告指出,臭氧能夠消殺水中大部分對人體有害的物質。尤其近來推出的“臭氧 +生物活性炭”處理飲用水技術,更使大家對臭氧處理飲用水充滿信心。
      隨著現在高樓的增加,高樓的二次供水也十分普遍。一九九六年國家衛生部發布文件,要求二次供水必須安裝消毒設施,有些單位的自備井也必須在水質達標的情況下才允許使用。二次供水的消毒及處理產品,目前只有在二氧化氯、次氯酸鈉和臭氧發生設備中選用,臭氧在水處理方面具有較強的競爭優勢,應是一個成熟市場,包括礦泉水、純凈水、瓶裝水已是臭氧技術產品的必用市場,離開臭氧裝備也很難達標。
      飲用水的處理在使用臭氧設備時,臭氧的投加量應根據水質的不同選擇,接觸時間為 10-15分鐘即可。


    二、游泳池水處理
      臭氧化技術用于游泳池水處理技術已十分成熟,歐美等國使用十分普遍,國際比賽游泳池大部分采用臭氧處理技術,我國的游泳池用水標準要求細菌總個數 <1000個,大腸菌群<100個,濁度<5。目前主要采用加氯、漂白粉、硫酸銅等消殺手段,在水質達標的同時,又造成二次污染,造成水質扎眼、刺激皮膚等惡果,特別是液氯使用中潛在威脅很大,一旦泄露會造成大面積中毒污染,使用中使人提心吊膽。臭氧技術在水質達標的情況下,完全沒有以上缺陷,臭氧化水還可消殺體菌以美容,更為經濟的是使用中減少或取消了藥物消耗,成本降低,水質保質期得以延長,符合國家建立節約型社會的要求。


    三、養殖水處理
      臭氧化處理養殖水,對魚、蝦、蟹類的生長極為有利,經濟效益也非常明顯。  養殖水因富含有機物,水質很容易出問題,細菌病毒菌對魚蝦類的傳播也十分猖獗,近幾年沿海諸多養蝦池絕產和大量荒廢正是因此而形成。
      臭氧在養殖水處理中,除了滅菌和抑制病毒菌對魚蝦的感染、傳播外,還可以降解有機物,降低化學需氧量( COD)和生化需氧量(BOD),又因其助凝作用,對改善水質是一項良好的措施。近幾年水質污染嚴重,污染水對魚類造成疾病和大批死亡屢見不鮮,而臭氧能降解NH3、SO2及赤潮毒素等有害物質,這說明臭氧技術在養殖業的推廣十分有必要。   
      有報道,用臭氧處理養殖水,對魚塘魚類可增產 30%以上,對蝦池蝦類可增產60%以上,對魚、蝦、蟹苗的對比試驗,成活率均提高90%多,養殖水使用臭氧,一般對已造成危害的病毒菌水,臭氧注入濃度達0.5-1.2mg/L就可全部殺死水中細菌,如果作為預防性使用,0.5-0.7mg/L就足夠。

    四、循環冷卻水的處理
      循環冷卻水在工業上很普遍,比如 造紙廠 、發電廠、化肥廠、化工廠等。近幾年興起的中央空調設備也離不開循環水。近年來,由于在循環冷卻水中發現了一種對人體危害極大的格蘭氏陰性病原體,使人們越來越關注循環冷卻水的處理工藝。 70年代末,美國進行了大量的循環冷卻水的臭氧處理研究,證明臭氧具有緩蝕、阻垢、殺菌、滅藻、節水、無污染等諸多優點,且處理費用低于傳統的處理方法,所以臭氧處理循環冷卻水具有廣闊的前景。


    五、工業廢水處理
      臭氧在工業廢水處理中應用十分普遍, 常見的有:印染廢水、釀酒及酒精廢水、化工廢水、造紙廢水等。臭氧作為強氧化劑,用于以上污水的終端處理,一是保證污水達標排放,二是作為中水回用的重要手段,以達到水資源的循環利用,起著雙重的作用。國家已明確要求,水資源的回收重復利用率達 20%以上,對于嚴重缺水地區要達到25%以上。對于含蛋白、色度較重的釀灑及酒精廢水,經前期處理后,即可采用臭氧對其進行深度處理,利用曝氣法將臭氧與廢水充分接觸,
      在 COD為500-600mg/L時,臭氧在30分鐘內脫色率可達80-90%,COD的降低接近20-30%。因工業廢水成分不一,計算臭氧投加量時,一般根據水質通過試驗得出數據。

     
    六、復合化臭氧水處理技術
      盡管臭氧具有極強的氧化性,但也有一定的局限性,臭氧并不是萬能的。在污水處理中,對于某些有機物或中間產物,臭氧(特別濃度低時)很難將其完全氧化和去除。所以對于一些復合化水的處理,臭氧作為一個重要環節是有效的,復雜污水配用生化法、光催化法或藥物輔助都是必要的。     
      臭氧對水的處理用途是廣泛的,但也要把握住不同的水質采用一些不同的辦法,必要時采取一些絮凝過濾技術加以配合。只有這樣,才能使臭氧化法在水處理上的應用越來越廣泛,工藝越來越成熟,發展前景越來越廣闊。

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