宿州小型養(yǎng)豬場廢水處理設(shè)備

1、臭氧的物化性質(zhì)

臭氧屬于一種不穩(wěn)定活潑氣體，在常溫狀態(tài)下其會有一個特殊的臭味，并且氣體呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。臭氧在水中的氧化還原電位為2.07V，目前是僅次于氟的強(qiáng)氧化劑。臭氧應(yīng)用于廢水處理中主要是利用了該特征。

就目前的情況來看，臭氧在水溶液中的分解速度要快于氣相中的分解速度。臭氧在水中分解主要是受到了溫度以及pH值影響，隨著溫度的不斷升高，分解的速度也在逐漸的加快。當(dāng)溫度達(dá)到了100℃以上時，分解就會非常的劇烈。當(dāng)溫度達(dá)到了270℃以上時就會直接轉(zhuǎn)化為氧氣。pH值和分解速度也是成正比的關(guān)系。在常溫狀態(tài)下空氣中的分解半衰期的時間為15到30分鐘。

2、臭氧氧化機(jī)理

臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，氧化能力要大大高于氯和二氧化氯。隨著社會的不斷發(fā)展，對于水資源的要求也是越來越高，在一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始使用臭氧等一些氧化技術(shù)進(jìn)行污水處理，從而能夠更好地確保水的質(zhì)量。

目前臭氧化過程主要包括兩個方面：一直接進(jìn)行臭氧反應(yīng)。二間接進(jìn)行催化反應(yīng)。

在直接進(jìn)行臭氧氧化反應(yīng)的過程中主要采用兩種方式，即偶極加成反應(yīng)以及親電取代反應(yīng)。對于偶極加成反應(yīng)主要是因為臭氧的具有偶極結(jié)構(gòu)，因此在發(fā)生反應(yīng)的過程中會和含不飽和鍵的有機(jī)物進(jìn)行加成反應(yīng)，從而達(dá)到要求。對于親電取代反應(yīng)主要是因為帶有吸電子基團(tuán)的芳香族類化合物，包括－COOH、－NO2、－Cl等基團(tuán)，他們和臭氧很難進(jìn)行反應(yīng)，因此在發(fā)生該類反應(yīng)的時候會具有一定的選擇性。通常情況下，臭氧直接氧化有機(jī)物最好是在酸性的條件下發(fā)生，其雖然反應(yīng)非常慢，但是具有很好的選擇功能，氧化產(chǎn)物也為有機(jī)酸類，再次發(fā)生氧化比較困難，同時每一個有機(jī)物的反應(yīng)速度也相差很大。

雖然臭氧的氧化性非常強(qiáng)，但是因為具有很高的選擇性，因此在發(fā)生反應(yīng)的過程中很難進(jìn)行污水的去除。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對于這方面的研究也是越來越多，在進(jìn)行臭氧水處理方面也不斷地進(jìn)行完善，目前會使用均相催化和非均相催化臭氧來達(dá)到有機(jī)物降解的目的。

間接催化反應(yīng)主要是臭氧能夠直接或者是通過觸發(fā)反應(yīng)、增殖反應(yīng)以及終結(jié)反應(yīng)產(chǎn)生的自由基氧化許多種化合物，對于每一種反應(yīng)都會有不同的自由基產(chǎn)生。自由基和水中有機(jī)物反應(yīng)的速度非常快，同時不需要進(jìn)行選擇，在其中非常關(guān)鍵部分是羥基自由基。羥基自由基是較為常見的一種氧化劑，其氧化電極電位只小于氯，其優(yōu)點是能夠快速的和有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，并且不需要進(jìn)行選擇，容易和氣不同位置的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生易氧化的中間產(chǎn)物。對于這些自由基因為速度反應(yīng)速度非常快，目前反應(yīng)的速率已經(jīng)達(dá)到了106～109L/mol•s，因此每一種有機(jī)物的催化臭氧反應(yīng)速度都差不多，因此也就造成了自由基型反應(yīng)選擇性低。

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3、臭氧催化氧化技術(shù)處理廢水的影響因素

3.1 PH值的影響

水溶液中臭氧分解非常重要的一個影響因素是PH值，在發(fā)生O3和H2O2/O3反應(yīng)體系中，需要合理的控制PH值，因為如果pH值太低會直接影響到臭氧氧化反應(yīng)，使得反應(yīng)具有一定的選擇性，不能有效的將有機(jī)物的去除，隨著PH值的不斷增加，溶液中的OH-不斷增加，其也會進(jìn)一步加強(qiáng)氧化能力的反應(yīng)，不斷提高整體的反應(yīng)效率。但是因為PH值過高，會使得其中存在OH捕獲劑，消耗其中的羥基自由基，從而對整個過程的有機(jī)污染物的氧化產(chǎn)生很大影響。

在非均相催化臭氧化體系中，溶液的pH值會直接對其中的一些催化劑的性質(zhì)產(chǎn)生影響，從而使得OH產(chǎn)生途徑發(fā)生變化，如下：

當(dāng)羥基基團(tuán)受到中性或者負(fù)電荷的影響，會直接成為臭氧降解產(chǎn)生OH的活性位點，當(dāng)PH值接近催化劑的等點時，會充分的發(fā)揮出催化氧化體系的具有的優(yōu)點。但是這個時候需要充分的控制PH值，如果其太高會直接使得促使其中的發(fā)生臭氧分解，使得整體催化劑表面羥基基團(tuán)的密度受到影響，會使得整體的催化效率大大降低。

3.2 臭氧投加量、投加方式、反應(yīng)器的影響

在發(fā)生反應(yīng)的時候臭氧用量不斷增加，會使得氣液界面產(chǎn)生很大影響，使得整體過程中的氣膜阻力受到影響，增加臭氧濃度。臭氧濃度太高會使得氣液傳質(zhì)速率大大降低，降低了整體的臭氧利用率，增加了應(yīng)用成本。

在整個反應(yīng)過程中臭氧的投加方式也是非常重要的部分，其直接影響著整個反應(yīng)過程，肖春景等使用Ni-Cu-Mn-K/AC催化臭氧化深度處理煉化廢水，得到了在進(jìn)行臭氧的投加的時候選擇使用分段投加的方法最好，該方法在投加的過程中需要有效的控制比例，即6:3:1，這個時候COD的去除率也能夠得到提高。

通過處理微氣泡臭氧催化氧化，能夠進(jìn)一步提高廢水的COD去除率，能夠充分的利用臭氧利用率。一般情況下使用該種方法進(jìn)行預(yù)處理的時候會有效的和別的方法進(jìn)行結(jié)合，例如曝氣生物濾池（BAF），從而能夠進(jìn)一步提高廢水有機(jī)物的去除效率，同時也能夠確保后期工作的有序開展。

3.3 溫度的影響

通過阿侖尼烏斯公式（式3），能夠進(jìn)一步提高整體溫度，同時也能夠進(jìn)一步提高反應(yīng)速率，確保臭氧催化氧化反應(yīng)能夠有效的開展。在這個過程中溫度的不斷升高，臭氧的溶解度也在不斷降低，從而會進(jìn)一步降低氣液傳質(zhì)推動力，降低速率。可以知道溫度的升高和反應(yīng)速率與氣液傳質(zhì)速率存在反比。在實際應(yīng)用中需要有效的進(jìn)行廢水溫度的調(diào)節(jié)，其會進(jìn)一步增加消耗率，因此對于每一種催化反應(yīng)體系，其都需要結(jié)合實際情況進(jìn)行操作。