预氧化在水处理中的应用 4页

预氧化在污水处理中的应用在常规废水处理技术都是混凝沉淀(或气浮)法与生物法的多种方式的组合，由于生物法的多种变种，所衍生出多种处理方式。随着新型有机和无机高分子絮凝剂的应用，采用混凝沉淀法不仅可有效地去除废水中的SS和色度，也能除去大部分COD物质。化学氧化法越来越受到人们的重视，结合混凝沉淀法，在废水处理中也得到广泛的运用。氧化有机物是氧化技术在水和废水领域中的主要应用，在与混凝沉淀法结合时，作为预氧化手段，提高混凝沉淀效果，强化化学处理的目的。目前采用较多的有：KMnO4、二氧化氯以及臭氧，分别加以介绍或案例说明。当然还有NaClO、Feton试剂(H2O2+Fe2+)等氧化剂。一、KMnO4预氧化——混凝法在废水处理中的运用优于絮凝沉降法高锰酸钾的氧化性较强，常用于消毒等方面，我们在水处理方面利用其强氧化性，预氧化水中的有机物，提高水处理的效果，通过实验了解。搅拌烧杯中废水的同时加入化学氧化剂，反应至规定的时间后，再按混凝沉淀法的最佳工艺条件进行处理。经过多次测试：项目悬浮物(mg/L)浊度(度)色度(倍)pH值CODCr(mg/l)BOD5(mg/l)CODCr去除(%)BOD5去除(%)原废水6151834006.79609.0252.0--絮凝沉降法6.0226.35169.272.972.271.1预氧化-混凝法3.50无6.0065.325.989.389.7通过对比试验表明，这种预氧化可以结合现有絮凝沉降系统进行运用，可以在原有设施基础上，增加少量投资既能提高处理效果。二、二氧化氯氧化法：二氧化氯氧化法的基本原理是在催化剂存在的条件下,利用二氧化氯的强氧化性,在常温常压下催化氧化废水中的有机污染物质,在降解COD的过程中,打断有机分子中的基团,如偶氮基、硝基、硫化羰基、碳亚氨基等,达到裂解为小分子的目的,有效提高BOD5/COD的值。　二氧化氯遇水迅速分解,生成多种强氧化剂——HClO、HClO2、Cl2、H2O2等,并能产生多种氧化能力极强的活性基团(即自由基),这些自由基能激发有机物分子中活泼氢,通过脱氢反应生成Ｒ·白由基,成为进一步氧化的诱发剂;还能通过逐基取代反应将芳烃上的-SO2H、-NO2等基团取代下来,生成不稳定的逐基取代中间体,此羧基取代中间体易于发生开环裂解,直至完全分解为无机物;此外ClO2还能将还原性物质如S-2等氧化。ClO2在污水处理应用中，对污染物有一定的去除效率，主要是初步裂解有机物大分子，为后续处理的生物做准备。三、臭氧及运用（1）臭氧及其作用原理\n臭氧（化学分子式O3）是一种由三个氧原子组成的有草鲜味的淡蓝色气体，自然界中的臭氧主要存在于地球表面1．2－3．5万米的高空中，在太阳紫外线作用下形成一个臭氧层。是屏蔽地球表面上生物不受紫外线侵害的保护层。它可吸收90％的紫外线，是人类的忠诚“卫士”，对维持地球的生态环境有着无法替代的功能。臭氧是一种强氧化剂，臭氧与水分子接触时，会立即发生还原反应，产生单原子氧(O)和羟基OH：羟基自由基具有比臭氧分子更强的氧化能力，且反应无选择性，比次氯酸根（ClO¯）的氧化能力大10-100倍，杀菌性能大3125倍，　　O3→O2＋（O）　　（O）＋H2O→2OH羟基(OH)是一种催化剂，能使有机物发生连锁反应，可快速氧化分解污水中大量有机污染物。　　OH＋RH→R.＋H2O　　R.＋O2→RO2.　　RO2.＋RH→ROOH＋R　　ROOH→CO2　（2）臭氧的杀菌、消毒效果：1）杀菌消毒；2）解毒：臭氧能通过氧化反应有效去除有毒气体，如CO、SO2、芥子气等。溶于水中的臭氧可氧化、分解有害物质，从而有效去除水中的有毒物质如重金属离子、有机毒物、氰化物、硫化物以及敌敌畏、氧化乐果、马拉硫酸等农药；3）防护保鲜；4）除臭、除异味。自然界引起臭味与腐败味的主要成分是氨、硫化氢、甲硫醇、二甲硫化物、二甲二硫化物等，臭氧可以与它们发生化学反应将其氧化分解为无毒、无臭的物质，从而达到除臭的效果。（3）臭氧在水处理中的预氧化作用臭氧在饮用水处理中的应用已经有一百多年的历史。但是由于其技术复杂、成本昂贵，使应用受到限制。经过近二十年的研究和实践，以臭氧为主组成的复合应用技术，以其良好的处理效果成为给水深度净化技术的首选。采用臭氧化、强化混凝和生物处理等技术来达到水质要求。某自来水厂利用预氧化处理案例1、工艺流程：　　·预臭氧化　　臭氧发生器设计采用5台(4用1备)，臭氧发生量149kg／h。臭氧接触室共4座，单池尺寸为30×9×6m，臭氧投加量1.0-2.0mg／l，停留时间5min，尾气由接触室顶部集中抽送到臭氧尾气破坏装置中，将尾气中臭氧降至0.1mg／l以下，排入大气。　　·混凝　　快速混合池共8个，混凝剂投量为：阳离子聚合物1.3mg／l，三氯化铁1.1mg／l。混合时间0．86s。絮凝池36个，停留时间10\nmin。　　·过滤　　滤池24只，单池面积130m2，无烟煤滤料，厚度1.83m，有效粒径1.5mm，均匀系数1.5。采用3段式气水混合反冲洗：首先气水同时冲洗，通气时间1min，冲洗强度20l/(s·m2)，水冲2min，冲洗强度6.8l/(s·m2)；然后单水高速反冲5min，冲洗强度17l/(s·m2)；最后低强度漂洗2min，冲洗强度15l/(s·m2)。冲洗效果良好，滤料表面不易结块，滤层不形成泥球。　　·消毒　　由于预臭氧化的作用，最后消毒时，三卤甲烷大大减少。4台加氯机容量124kg／h，最大加氯量5.6mg/l。2、出水水质　　水厂处理前后的水质指标见表。由浊度、三卤甲烷生成势、总有机碳等项指标来衡量，该水厂的出水优良。参数单位原水出水参数单位原水出水浊度NTU2.60.1镁mg/l4.24.2溶解固体mg/l100100钠mg/l2929pH8.27.8钾mg/l8.08.0总有机碳mg/l1.51.1硫酸盐mg/l2020溶解氧mg/l9.39.3氯化物mg/l1316色度铂钴单位41硝酸盐mg/l0.440.44硬度mgCaCo3/l6868铁mg/l0.010.01钙mg/l2121氟化物mg/l0.560.56（4）、臭氧化技术特点与应用效果运行经验充分证实，臭氧除了可有效地控制嗅、味与色度和控制消毒副产物以外，臭氧化通过微絮凝和消毒灭菌，在水厂处理工艺中发挥着至关重要的作用。　　·微絮凝作用　　与预加氯比较，臭氧有助于加快絮凝(絮凝时间从20min缩短到10min)，相应地絮凝池的数目减少了—半；臭氧能提高滤池过滤速度，过滤速率由22m/h增加到33m/h，相应所需过滤装置的数目则降低了三分之一；延长了反洗周期之间的过滤装置运行时间，降低了反洗所需的用水量，减少所需反洗设备的规模；臭氧可降低凝聚剂的用量，所需的化学凝聚剂减少了33％，并且减少了过滤装置反洗污泥。　　·消毒灭菌　　在水厂控制贾第虫和病毒的多道屏障中，臭氧首当其冲。根据美国环保局地表水处理规定进行测算，臭氧对贾第虫的平均灭活率达0.8个数量级以上。臭氧与后加氯共同作用可以达到杀灭贾第虫1个数量、杀灭病菌3个数量级。　　同时，控制水中颗粒数量的试验表明，如果将臭氧关闭，代之以预氯化，滤后水中的颗粒数量将增加5倍。　　此外，臭氧化使后消毒的氯需求减少了50％。四、预氧化处理——混凝法工艺在酒钢污水中的思考与建议酒钢污水处理厂污水在调节池中虽然进行“曝气、氧化”\n处理，但其主要作用只是将污水进行均匀、混合，同时将污水中可溶的Fe2+氧化成Fe3+，在加入石灰乳液使其PH提高后形成氢氧化铁胶（絮）体参与絮凝反应，不能氧化分解大分子有机物；根据我司这几天对酒钢污水处理厂污水进行“烧杯混凝对比试验”发现，在相同水质及石灰、絮凝剂、助凝剂投加量的条件下，用臭氧进行预处理后其水中“矾花”颗粒要比没经过预氧化处理的“矾花”颗粒大、其絮体沉降速度快，“上清液”的COD含量也要低。根据上述案例以及我们在酒钢的“烧杯试验”效果以及酒钢污水对COD的去除还要进一步提高的要求，我们可以对酒钢污水的氧化剂投加点及运行方式做出相关调整，即：在污水进水端设置臭氧发生器装置或利用现有二氧化氯发生装置，通过现场模拟试验计算好臭氧或二氧化氯的消耗量，通过臭氧或二氧化氯与废水的充分混合，利用其产生的羟基自由基氧化水中的铁等金属元素，与所投加的混凝剂共同作用，增强絮凝效果，同时降低混凝剂投加量，提高系统运行效果。预氧化处理——混凝法在酒钢污水处理厂运用有以下优点：1、由于在进入混合池之前对污水进行了“预氧化”处理，有效地将水中有机物的链键打断，并将水中可溶的Fe2+氧化成可参与混凝的氢氧化铁胶体，有利于对有机物的混凝效果、增大了“矾花”体积、降低了絮凝剂的用量；2、预氧化用的氧化剂分解产物——羟基具有很强的杀菌灭藻作用，能有效地防止V型滤池滤料中截污物微生物的滋生与膨胀，在滤池进水水质不变的条件下可延长滤池反洗周期与周期制水量，降低滤池出水COD含量，提高出水水质；3、由于减少了滤池滤料中截污物微生物的滋生与膨胀现象，也减少了滤料颗粒之间因微生物产生的“粘连”现象，使得滤池反洗更彻底，减少了滤池反洗导致“跑沙”现象，降低了滤池滤料的“损失”。