臭氧(O3)的一些知识
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臭氧的功效与作用是什么臭氧的功效与作用臭氧(O3)是一种由三个氧原子组成的分子,分子结构上相较于普通的氧气(O2)略微不稳定。
臭氧在大气层外的臭氧层中起到了重要的保护作用,但在地面上的富集却会对人类和环境造成一定的危害。
本文将探讨臭氧的功效与作用,分析臭氧在不同领域中的应用情况。
1. 臭氧的生物杀菌作用臭氧具有较强的杀菌和抑菌作用,可以有效消灭空气中的细菌、病毒和真菌。
这一特点使得臭氧在水处理和空气净化领域得到广泛应用。
在水处理中,臭氧可以去除水中的臭味、异味和有机物,对抗水中的细菌和病毒,净化水质。
而在空气净化方面,臭氧被广泛用于医疗卫生场所、食品加工场所、酒店宾馆等。
臭氧可以迅速杀灭空气中的细菌和病毒,有效防止空气传播的疾病。
2. 臭氧的消毒作用臭氧在测量剂量下可以有效地破坏和杀死细菌和病毒,因此在食品加工、水处理和医疗卫生领域中得到广泛应用。
在食品加工过程中,臭氧被用来杀死细菌、病毒和霉菌,延长食品的保鲜期。
在水处理中,臭氧可以使水质杀菌,降低有害物质的浓度。
在医疗卫生领域中,臭氧被用于医疗废物处理、病房消毒和手术室消毒等。
3. 臭氧的氧化作用臭氧具有很强的氧化能力,可以氧化分解水中的有机物、无机物和毒性物质。
在水处理中,臭氧可以分解水中的有机物,减少水中的COD(化学需氧量)和BOD(生化需氧量)浓度,改善水质。
在大气污染治理中,臭氧可以将空气中的有机物和污染物氧化分解,减少有害气体的浓度,改善空气质量。
此外,臭氧也可以用于工业废气处理、脱臭等方面。
4. 臭氧的治疗作用臭氧被广泛应用于医学领域,有着独特的治疗效果。
在德国等一些发达国家,臭氧疗法被广泛应用于多种疾病的治疗中,如心血管疾病、糖尿病、免疫系统疾病、呼吸系统疾病、皮肤病等。
臭氧疗法通过增加体内的供氧量和加强免疫系统的功能,帮助人体抵御疾病。
5. 臭氧的环保作用臭氧不仅可以对抗空气中的污染物,还可以对抗水质中的有害物质。
在大气污染治理中,臭氧被广泛用于废气处理、空气净化。
臭氧粉通常是一种含有臭氧(O3)的粉末状物质。
它的主要成分是臭氧和辅助物质,这些辅助物质可以用于稳定、增强或改善臭氧的性能。
以下是可能用于制备臭氧粉的一些常见成分:
1. 臭氧(O3):臭氧是臭氧粉的核心成分,它由三个氧原子组成,具有强氧化性和杀菌作用。
2. 氧化剂:为了增强臭氧的氧化能力,可能会添加一些氧化剂,如过氧化氢(H2O2)或其他氧化剂。
3. 稳定剂:臭氧在常温下相对不稳定,容易分解为氧气(O2)。
因此,臭氧粉中可能包含一些稳定剂,以延长臭氧的寿命和保持其活性。
4. 载体物质:臭氧粉通常需要通过载体物质进行固定和携带。
常见的载体物质可以是惰性材料,如硅胶或其他适合固体形态的物质。
需要注意的是,具体臭氧粉的成分可能因制造商、用途和应用而有所不同。
因此,在使用臭氧粉之前,建议仔细阅读产品说明或与制造商进行联系以获取准确的成分信息。
1。
臭氧(O3)是一种强氧化剂、消毒剂、精制剂、催化剂。
自本世纪初法国用臭氧对饮用水杀菌处理以来,它的杀菌应用越来越广泛。
在食品杀菌方面,最早在1909 年法国的科隆市用于冷冻肉的保存。
1 臭氧灭菌机理臭氧是氧的同素异性体,常温下是一种不稳定的淡紫色气体,有刺激腥味,微量时具有一种“清新”气味。
臭氧具有极强的氧化能力,在水中的氧化还原电位 2.07V ,仅次于氟电位2.87V ,居第二位,它的氧化能力高于氯(1.36V )、二氧化氯(1.5V )。
正因为臭氧具有强烈的氧化性,所以它对细菌、霉菌、病毒具有强烈的杀灭性,这种作用通常是物理、化学、生物学方面的综合效果。
其机理可以是以下几个方面:⑴臭氧很容易同细菌的细胞壁中的脂蛋白或细胞膜中的磷脂质、蛋白质发生化学反应,从而使细菌的细胞壁和细胞受到破坏(即所谓的溶菌作用),细胞膜的通透性增加,细胞内物质外流,使其失去活性。
⑵臭氧破坏或分解细胞壁,迅速扩散进入细胞里,氧化了细胞内酶或RNA、DNA,从而致死菌原体。
在高压强电场作用下,气体在电介质表面产生脉冲电晕放电,产生高浓度等离子体,电子和离子被强大电场力作用加速与气体分子碰撞,在10S内使氧分子分解成单原子氧,在数10S内原子氧和分子氧结合成臭氧:O2 +e →2O+2O2 → 2O3臭氧在水中是不稳定的,时刻发生还原反应,产生十分活泼的、具有强烈氧化作用的单元子氧(O),在产生瞬时,对水中细菌、微生物有机物质进行分解作用。
O3 → O2+ (O) (O)+H2O → 2HO臭氧在水中的“半衰期”为20min(PH7.6时41min,PH10.4时为0.5min)。
人们把含有臭氧的水叫做臭氧水。
臭氧水对各种致病微生物均有极强的灭菌作用,臭氧在水中不稳定,发生强烈氧化还原反应,产生极活泼、具有强烈的氧化作用的单元子氧(O)、羟基(OH)。
羟基氧化还原电位为2.8V,相当于氟的氧化能力。
2 臭氧杀菌的影响因素臭氧杀菌的效果主要受其浓度、微生物种类、作用时间、温度、PH值、水的理化性质、杂质等因素影响。
臭氧发生器原理及基础知识说明书1.什么是臭氧臭氧,又名三原子氧,因其类似鱼腥味的臭味而得名。
其分子式为O3,是氧气的同素异形体,具有它自身的独特性质:①在自然条件下,它是淡蓝色的气体;②它有一种类似雷电后的腥臭味;③在标准压力和常温下,它在水中的溶解度是氧气的13 倍;④臭氧比空气重,是空气的 1.658 倍;⑤臭氧有很强的氧化力,是已知最强的氧化剂之一(仅次于氟);⑥臭氧的密度是 2.14g·l(0°C,0.1MP)。
沸点是-111°C,熔点是-192°C,正常情况下,臭氧极不稳定,容易分解成氧气;⑦臭氧分子是逆磁性的,易结合一个电子成为负离子分子;⑧臭氧在空气中的半衰期一般为20-50 分钟,随温度与湿度的增高而加快;⑨臭氧在水中半衰期约为35 分钟随水质与水温的不同而异;⑩臭氧在冰中极为稳定,其半衰期为2000 年。
2.臭氧的制取臭氧是一种不稳定的气体,不能储存运输,一般臭氧采用现场制作。
根据制取的工作原理和原料的不同,分类如表一:表一:臭氧制取方法分类产生方法工作原理原料应用范围放电法放电电解(ED)空气或氧气实验室到实际工程电化学法电解高纯度水需要纯水的实验室和小型工程光化学法辐射(吸收电子)空气(氧气)饮用水或高纯水新技术,适用于实验室到实际工程辐射化学法X光,γ线高纯水不常用,仅用于实验热法光电弧电离水不常用,仅用于实验电晕放电合成臭氧是目前世界上应用最多的臭氧制取技术,此技术能够使臭氧产量单台达500kg/h以上。
它的主要分类如下:表二:电晕放电合成臭氧技术分类分类方式类别组成及特点构造板式(亦称奥托托板式)由平板式电机和介电体,仅用于少数小型臭氧发生器管式卧管式(内玻璃管式、外玻璃管式)由特种玻璃管为介电体和不锈钢管作电极组成放电单元主要用在医院污水处理的臭氧发生器立管式(水冷立管式、油水双立管式)网格式(劳泽板式)陶瓷材料作介电体,采用高频电源,空气冷却,效率高电源工频电源(50/60 Hz)固定频率,电压可调中频电源(400-600 Hz)固定频率,电压可调高频电源(>1000Hz)频率可调,电压固定电晕放电技术中管式结构臭氧发生器是目前臭氧市场广泛采用、最为成熟的技术,占据我国大部分臭氧市场。
臭氧的作用与功效医疗臭氧(O3)是一种重要而多功能的气体,具有强氧化性和抗菌作用。
它在医疗领域中的应用已有多年历史,具有治疗多种疾病的独特功效。
本文将介绍臭氧的作用原理、医疗应用以及其在治疗不同疾病中的功效。
一、臭氧的作用原理臭氧是一种有机化学物质,其分子式为O3,是一个由三个氧原子组成的不稳定气体。
臭氧具有强氧化性,能与其他物质发生剧烈的反应。
在医疗领域中,臭氧主要通过以下三种方式发挥作用:1. 氧化作用:臭氧能够与细菌、病毒和真菌等微生物直接发生氧化反应,破坏其细胞壁和细胞膜结构,从而达到杀菌和消毒的效果。
2. 激活作用:臭氧能够激活机体内部的细胞和组织活性,增强机体对疾病的抵抗力。
它能够促进细胞代谢的正常进行,加速伤口的愈合,提高机体的免疫功能。
3. 氧输送作用:臭氧能够提供额外的氧气分子,增加机体的氧供应量,促进血液循环和组织氧合作用,从而改善组织缺氧和营养不良的状况。
二、臭氧的医疗应用臭氧在医疗领域中有多种应用方式,包括臭氧水疗法、臭氧注射疗法、臭氧吸入疗法、臭氧渗透疗法等。
不同的方法适用于治疗不同的疾病。
1. 臭氧水疗法:将臭氧溶解在水中,用于消毒和清洁伤口、灭菌和净化空气等。
臭氧水能够有效地杀灭细菌、病毒和真菌等病原体,预防感染和传染病的发生。
2. 臭氧注射疗法:将臭氧直接注射到病变部位或血管中,通过氧化、杀菌和激活作用来治疗疾病。
这种方法常用于皮肤病、疮疡、湿疹等疾病的治疗。
3. 臭氧吸入疗法:将臭氧气体通过吸入的方式输送到肺部,用于治疗呼吸道疾病、肺部感染等。
臭氧吸入能够促进肺部的氧合作用,增加氧供应量,改善呼吸功能。
4. 臭氧渗透疗法:将臭氧渗透到皮肤下组织,用于治疗风湿病、关节炎、骨质增生等疾病。
臭氧的氧化作用能够减轻疼痛、消炎、促进组织修复和再生。
三、臭氧在治疗不同疾病中的功效臭氧在医疗领域中可以用于治疗多种不同的疾病,下面将针对其中部分重要疾病进行具体的介绍。
1. 心血管疾病:臭氧能够改善心血管系统的血流,增加氧供应量,促进心肌的代谢和修复。
高三地理臭氧知识点总结臭氧是地球大气层中一种重要的气体成分,它在保护地球生命的过程中扮演着极为重要的角色。
以下是高三地理中关于臭氧的知识点总结。
一、臭氧的定义和特性臭氧(O3)是一种由三个氧原子组成的气体,具有强烈的氧化性。
与氧气(O2)相比,臭氧分子更加不稳定,容易分解为氧气和自由氧原子。
二、臭氧的分布和形成臭氧主要分布在地球大气层的同温层和对流层中。
同温层臭氧主要以臭氧层的形式存在于平流层,而对流层臭氧则分布较为零散。
臭氧形成有两种主要机制:自然形成和人为形成。
自然形成的臭氧主要是通过紫外线照射下氧气分子发生光解反应生成;而人为形成的臭氧主要是由于大气污染物的排放和化学反应而产生。
三、臭氧层的作用和保护臭氧层在地球大气层中扮演着重要的保护层,主要具有以下作用:1.吸收紫外线:臭氧层可以吸收大部分太阳紫外线,保护地球表面的生物免受紫外线的伤害;2.调节气候:臭氧层的存在可以吸收和反射太阳的热量,对地球气候起到调节作用;3.维持生态平衡:臭氧层的保护对维持生态系统的稳定和平衡具有重要意义。
四、臭氧层破坏和问题然而,随着人类活动的增加和工业化进程的加快,地球大气层中的臭氧层出现了一系列问题和破坏现象:1.臭氧空洞:大气异常富含臭氧空洞,是指臭氧浓度明显低于正常情况的区域。
臭氧空洞主要是由人为因素引起的,如氯氟烃类化合物(CFCs)的排放;2.紫外线辐射增强:臭氧空洞导致紫外线辐射进一步增强,对人类和生物造成较大的伤害;3.气候变化:臭氧层的破坏也会对地球气候产生重要影响,如增加温室效应、加剧全球变暖等。
五、应对臭氧层问题的措施为了减轻和防止臭氧层的破坏,国际社会采取了一系列措施:1.国际合作与政策制定:各国共同努力,签署并执行国际协议和公约,限制和减少有害物质的排放;2.减少化学物质使用:鼓励研究和开发代替性物质,减少有害物质的使用;3.环境教育与意识提升:加强公众对臭氧破坏问题的认识和理解,提高环保意识,倡导低碳环保生活方式。
臭氧作用与功效臭氧(O3)是一种具有强氧化性的气体,广泛应用于水处理、空气净化和医疗等领域。
它的作用和功效涵盖了多个方面,下面将分别进行阐述。
一、水处理领域中的臭氧作用与功效1. 消毒杀菌:臭氧对细菌、病毒、真菌等微生物具有强烈的氧化作用,可以高效地杀灭水中的各类病原体,达到消毒杀菌的目的。
而且相比传统的消毒剂,臭氧对水质没有二次污染的问题。
2. 去除异味:臭氧可以将水中的异味物质分解,改善水质的口感和气味,使得饮用水更加清新、纯净。
这对于饮用水处理、游泳池水处理等都具有重要意义。
3. 去除有机物:臭氧能够分解水中的有机物,包括化学药品、农药等有害物质,减少水中有害物质的浓度,保证水质的安全。
4. 发色、脱色:臭氧在水处理过程中,对水中的染料、色素具有较好的氧化还原性,可以使其发生分解和脱色反应,达到去色的效果。
这在工业废水处理中有着重要的应用。
5. 悬浮物的去除:臭氧能够分解水中的悬浮颗粒物,使其沉降或被过滤掉,达到悬浮物的去除效果。
这在水处理过程中,特别是污水处理中具有重要作用。
二、空气净化领域中的臭氧作用与功效1. 去除异味:臭氧对空气中的异味分子具有氧化分解的作用,可以有效地去除空气中的烟味、化学气味、霉味等不良气味,使空气更加清新宜人。
2. 杀灭细菌:臭氧对空气中的细菌、病毒具有很强的杀灭作用,可以净化空气、防止空气传播病菌,提高室内空气质量,预防疾病的传播。
3. 分解有机物:臭氧能够将空气中的有机物分解为无机物,减少空气中有害物质的浓度,保护人体免受有害气体的侵害。
4. 氧化物去除:臭氧可以将空气中的一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)等氧化物分解为氮气(N2),减少空气中的污染物浓度,改善空气质量。
5. 防霉防螨:臭氧具有一定的杀灭霉菌和螨虫的作用,可以净化室内环境,使房间干燥、清洁,预防过敏和呼吸系统疾病。
三、医疗领域中的臭氧作用与功效1. 治疗呼吸道疾病:臭氧可以通过吸入的方式,抑制病原微生物的生长和繁殖,减少呼吸道感染,并且具有祛痰、抗炎、增强呼吸系统免疫力的作用,对于支气管炎、哮喘和慢性咳嗽等呼吸道疾病有一定的治疗效果。
一、臭氧简介臭氧公元1785年,由德国人凡马隆于雷雨后的清新空气中所蕴含的草鲜味而发现存在,至公元1840年,德国人SHOBEIN用希腊字OZONE命名,该词有以英文意译之为“FRESHAIR”,也就是“新鲜空气”的意思。
臭氧分子式为O3,分子量为48,其重量为氧的1.5倍,在大气中公有微量存在,其稀薄状态是近乎无色无味的气体,当浓度稍高,则草鲜味较强,大约15%以上时,即呈淡蓝色。
臭氧有杀菌、除臭、分解有毒气体及抑制生长、净化空气等作用。
在杀菌方面,它可消减浮游物和附着于空气中的大肠杆菌、赤痢菌及各种病毒。
此外,由于其中含分解性和极强的氧化力,可将一氧化碳、二氧化碳硫、硫化氢、氨、甲烷及其他有毒气体中中和、分解、氧化,从而消除恶臭或毒性,即使最棘手的鱼市场、纸厂、农药厂、橡胶厂、饮料厂、养鸡厂、狗园等之恶臭,亦可轻易去除。
因此,臭氧用于一般室外,可大幅提升空气品质。
例如实务车辆、工厂排放的废气中所含之一氧化碳,二氧化碳、碳氢化物等均可大幅消除,而室内不论居室、办公室、会议室、病房、旅馆、实验室、厂房、地下室、车内、厕所等,纯臭氧均可使空气清新。
臭氧即可消除烟雾及其它各种瓦斯之毒害,又可避免病毒的感染,使人神清气爽,不论读书、写作、办公、会议、研究乃至休息、疗养等均可发挥最大的效果。
总而言之,臭氧实为自然界给我们的最大恩惠,我们不仅不能滥行破坏它的存在或仅以恢复天空的臭氧为满足,更应进一步了解臭氧,如此才可使青山常在,绿水长流,泥土芬芳,让人类的历史得以绵延万世。
二、臭氧的八大功能完全杀菌超强解毒完整保鲜除臭除霉瞬间净化强力除臭强效漂白养生保健杀菌、解毒、保鲜。
臭氧可氧化、分解蔬菜、水果、鱼、肉中残留的农药、化肥、激素、抗生素、荷尔蒙、并杀灭大肠杆菌、葡萄球菌、甲乙肝病毒的有害的细菌及病毒。
臭氧对蔬菜、水果、鱼、肉的渗透力可达到5-10cm(杀菌、解毒率达95%),同时确保食物(特别是蔬菜、瓜果、菇类、鱼类、肉类)保鲜、卫生、安全、确保食物营养结构不被破坏。
应,经碰撞合为分子。
优点:产量大。
缺点:会伴随有。
依据电晕放电法原理的发生器件:平行板、陶瓷片、电真空管等。
臭氧发生器类型介绍:(1)空气型臭氧发生器,它由臭氧发生器系统、送风系统、定时系统、控制系统四部分组成。
空气型臭氧发生器应用中有以下几个特点:放置高处,臭氧比重在空气中较大,易下降,放在高处利于其散播。
湿度适当,臭氧灭菌效果在湿度50~80%条件最理想。
(2)水处理臭氧发生技术及配套技术:主要包括气源预处理、发生、气水混合一大基础部分电控系统、结构系统五大方面技术。
在气源预处理中包括:过滤、增压、泠却、干燥四个过程,气水混合方法通常有曝气法、方丘里法、涡轮负吸法、混合塔法等四种方法。
臭氧浓度检测的方法大致可分为化学分析法和仪器法两大类:化学分析法中最常用的的碘化钾法,硼酸碘化钾吸光光度法和靛兰二磺酸钠分光光度法。
仪器法检测臭氧的浓度的原理是采用化学发光法和紫外线吸收法,仪器法检测臭氧的优点在于灵敏度高,重复性好,对操作者水平要求也不高,是一种较好的方法。
应用臭氧时注意事项:禁止在有导电气体或爆炸性介质存在的环境中使用,因为臭氧发生器一般采用高频高压电源供电。
臭氧发生器件在高温或杂质油类含量较高的气体环境下工作时,特别是开放型发生器器件容易沾污或衍生斑垢,多了会影响发生量,应及时清洗。
要求使用环境:空气湿度〈95%。
臭氧的发生用纯氧气源或光谱方法、水解方法时,臭氧的纯正度较高。
不会对人体健康产生危害,但如果用普通空气发生臭氧,电介质材料或器件选用不当时会伴随产生NOx。
臭氧具有强氧化能力,使用时要注意使橡胶制品、钢铁等物品远离它,以免被腐蚀。
另外臭氧会刺激人的呼吸系统,严重会造成伤害。
文献报告,臭氧浓度在0.02ppm时,为感觉临界值;臭氧浓度在0.15ppm时,为嗅觉临界值,一般人能嗅出;臭氧浓度达到1-10ppm时,为刺激范围;臭氧浓度在10ppm以上时,为中毒极限。
①重污染水和顽性汗水,投放量和作用时间须由预先的试验得出。
臭氧(O3)的一些知识【强化混凝技术】常规给水处理工艺中对有机物去除起主要作用的是混凝工艺,其去除有机物的机理主要分三个方面:带正电的金属离子和带负电的有机物胶体发生电中和而脱稳凝聚;二是金属离子与溶解性有机物分子形成不溶性复合物而沉淀;三是有机物在絮体表面的物理化学吸附。
影响混凝效果的因素很多:混凝剂的种类、混凝剂的投加量、原水水质、混凝pH值、碱度、混凝搅拌程度以及混凝剂与助凝剂的投加顺序等。
强化混凝就是通过采取一定措施,确定混凝的最佳条件,发挥混凝的最佳效果,尽可能地去除能被混凝阶段能够去除的成分,特别是有机成分。
由于近年水源受有机物污染严重,高浓度的有机物对水中胶体产生很强的保护作用,致使常规混凝效果变差,因此为提高常规混凝效果,在保证浊度去除率的同时提高水中有机物的去除率,强化混凝处理无疑是一个首选之法。
Joseph等人认为强化混凝是去除水中天然有机物比较经济、实用的一种处理工艺;美国工作者普遍认为,强化混凝是达到"饮用水消毒/消毒副产物(D/DBP)标准"第一阶段要求和控制饮用水中天然有机物(NOM)的最佳方法之一;我们的实验结果也表明,某些强化混凝技术能有效地去除天然水中的有机物和藻类,并可降低水中剩余铝的浓度。
强化混凝技术首先要根据水质情况筛选优化确定混凝剂的种类和投量。
目前水厂使用的混凝剂大致有三种:铝盐Al(III)、铁盐Fe(III)以及人工合成的有机阳离子聚合混凝剂,一般铝盐和铁盐的混凝效果要优于人工合成的混凝剂,原因是这两种混凝剂可以按上述的混凝机理与NOM作用,而人工合成的有机阳离子聚合混凝剂只能通过电性中和与NOM反应,将其去除,对于铁盐和铝盐而言,前者的混凝效果优于后者。
尽管各种混凝剂的混凝效果不同,但对于确定的水质,在原水pH值一定的条件下都会存在一个最佳投量,因此应根据具体水质情况优选混凝剂,并利用混凝剂投加量与利用效率之间存在的关系确定最佳投量。
投加一定量的助凝剂会强化混凝剂的混凝效果,黄晓东等人在使用PAC混凝同时在水中投加高分子助凝剂,结果表明有机物去除率提高了约10%,藻类去除率也提高了10%~15%。
原水pH值也是影响混凝效果的一个重要因素,通常较低的pH值有利于强化混凝对NOM的去除,Robert等人的研究证明,随着pH值的下降强化混凝对TOC的去除率明显升高,Gil等人的研究表明调节水源水的pH值,达到相同的混凝效果可以使混凝剂投量减少50%以上。
但并不是pH值越低越好,通常最佳的pH值范围为5.5~6.5。
此外,在考虑诸多影响因素的同时,制备化学复合药剂强化混凝处理也是一个新的研究方向,我们利用高锰酸盐复合药剂与强化混凝处理相结合,明显地去除了地表水中的NOM和藻类物质,并降低了处理水的浊度。
【强化沉淀与气浮技术】沉淀和气浮作为两种传统的水处理工艺,在给水和污水处理领域一直备受关注。
从最早使用的自然沉淀,到混凝沉淀,以至今天的平流沉淀池、斜板沉淀池,沉淀作为一种水处理形式不断发展完善。
由于近年来水源水质的严重恶化,传统的沉淀处理很难达到理想的出水水质要求,因此各种强化沉淀的措施相继出现:优化斜板间距、优化沉淀区流态、优化排泥,采用斜管代替斜板的斜管沉淀、拦截式沉淀等,即便这样对于某些特殊原水,如低温低浊、高藻水,强化沉淀也难以获得良好的处理效果。
气浮与沉淀是两个相反过程,因此气浮工艺对低温低浊、高藻类水质原水具有良好的处理效果。
目前对于气浮也存在许多强化措施,如:优化气浮的接触区和分离区、优化进水和出水、优化个区流态等,此外发展气浮与预氧化结合技术、实现高速气浮与多功能气浮,能够更好地强化气浮处理。
但气浮工艺对于高浊度水或水质变化较大的水效果不理想。
沉淀—气浮固液分离工艺就是针对沉淀和气浮两种处理工艺各自存在的弊端,而提出的一种新工艺,以沉淀为主、气浮为辅,发挥了沉淀和气浮各自的优点,工艺的适应性较强,已在国内许多水厂中得以应用,但目前对其机理和设计思想的探讨研究尚没有深入的研究报道。
由于沉淀和气浮各自的运行机理截然不同,实践表明,这种工艺也存在很多问题,如:运行过程中的“跑矾花”现象,配水不均,排泥效果差以及工艺构造不合理等等,因此必须对其机理进行深入的分析研究,以达到最佳的处理效果。
我们针对低温低浊、高藻、高色水以及雨季时受地表径流影响出现的突然高浊或持续高浊现象的原水水质问题,对原有的沉淀—气浮处理工艺及其机理进行了系统深入的研究,建立一种新型的气浮—沉淀固液分离处理工艺,来解决原有工艺存在的问题,并获得良好的处理效果。
通过与实际工艺系统长期的对比实验研究得出,对于相同或相近的水质原水,新型气浮—沉淀固液分离工艺模型对浊度的平均去除率可提高1 0~20%;即使对于低温低浊水质原水,实际工艺系统经常出现浊度高于原水的情况下,试验模型也可保证70~80%的浊度去除率;而且对水中有机物的去除率也达到了60~80%,可见新型气浮-沉淀固液分离工艺处理效果要明显优于原有沉淀-气浮工艺系统。
【强化过滤技术】混凝和过滤是常规给水处理工艺去除原水中有机污染物的两个主要工序。
通常混凝沉淀后水的水质与未经处理的原水水质大不相同,混凝沉淀过程去除了大部分的水中天然有机物,与此同时提高了水中溶解性有机物的含量,并使水中残留有少量的混凝剂,出现剩余铝浓度超标问题,可以说过滤是常规净水系统中控制出水水质的关键工序。
目前多数水厂采用廉价的石英砂作为滤料对水进行过滤处理,由于石英砂的净水机理主要是采用机械截留作用,对水中的悬浮物具有比较好的去除效果,而对溶解性污染物,如重金属离子、溶解性有机物等几乎没有去除作用,因此为了改善滤池处理效果,确保供水水质,必须对滤池系统进行强化改进。
对于过滤工艺采取强化措施是多方面的,可以对滤速进行控制、使用新型滤池、用多层滤料代替单层滤料以及投加助滤剂等等。
由于强化过滤技术的关键是滤料,因此绝大多数工作都是针对强化滤料展开的,研制优于传统滤料的过滤介质,可以改善整个水厂的制水工艺,提高出水水质,目前国内外研制的各种新型滤料都是朝着改善滤料表面特性的方向努力,用物理或化学方法对传统滤料进行改性,改善其表面结构和性能,来提高滤料的截污能力。
常用的改性剂多为铝盐、铁盐、锰盐以及这几种金属的氧化物等。
实践表明,改性滤料能充分地发挥在滤料表面增加巨大的比表面积和强化的吸附能力,以及与水中各类有机物、细菌、藻类接触过程中由表面涂料所产生的强化吸附和氧化净化功能,其不但能净化大分子和胶体有机物,同时还可以大量吸附和氧化水中各种离子(包括重金属离子)和小分子可溶性有机物;此外我们的实验研究也表明,采用改性滤料强化过滤,出水水中剩余铝的浓度要远低于国家水质标准0.2mg/L,故可达到全面改善水质的目的。
【臭氧预氧化技术】臭氧自1876年被发现具有很强的氧化性之后,就得到了广泛的研究和应用,尤其是在水处理领域。
早在1 893年荷兰就使用臭氧进行消毒,1905年法国开始使用臭氧对饮用水进行消毒,到20世纪60年代末臭氧开始用于饮用水原水预氧化,发展到今天臭氧预氧化用于水处理过程已是比较成熟的技术,但在使用过程中仍存在很多问题,且单独氧化处理效果不是十分理想,仍需同其它工艺进行结合,以体现其优势。
通常臭氧作用于水中污染物有两种途径,一种是直接氧化,即臭氧分子和水中的污染物直接作用。
这个过程臭氧能氧化水中的一些大分子天然有机物,如腐殖酸、富里酸等;同时也能氧化一些挥发性有机污染物和一些无机污染物,如铁、锰离子。
直接氧化通常具有一定选择性,即臭氧分子只能和水中含有不饱和键的有机污染物或金属离子作用。
另一种途径是间接氧化,臭氧部分分解产生羟基自由基和水中有机物作用,间接氧化具有非选择性,能够和多种污染物反应。
臭氧的强氧化性决定其与水中的污染物作用后可获得不同的处理效果,因此使用臭氧预氧化的目的依水质而异,也与使用情况有关。
研究表明,臭氧预氧化对水质的综合作用结果取决于臭氧投量、氧化条件、原水的pH值和碱度以及水中共存有机物与无机物种类和浓度等一系列影响因素。
首先,臭氧预氧化可破坏水中有机物的不饱和键,使有机物的分子量降低,可溶解性有机物DOC的浓度升高,具体表现为AOC和BDOC的浓度升高,从而提高有机物的可生化性,但Ames实验表明部分氧化中间产物具有一定的致突变活性,需要提高臭氧投量来降低这些产物的毒性活性,此外臭氧也会将氨氧化成硝酸盐,但中性条件下氧化速度极慢,控制溶液的pH值可以提高反应速度。
其次,对于具有较高硬度和较低TOC的原水,通常在TOC含量为2.5mg/L左右、硬度与TOC比值大于250mgCaCO3/mgTOC时、低的臭氧投量(0.5~1.5mg/L)等条件下可起到助凝作用,提高混凝效果,但由于臭氧预氧化会提高水中有机酸的浓度,而部分有机酸会与混凝剂中的铁、铝离子络合,从而使得滤后水中铁或铝的总浓度升高,故需对其采取一定措施进行处理,以达到国家制定的生活饮用水水质标准;此外,臭氧氧化能够灭活水中的一些致病微生物,如细菌、病毒、孢子等,也能够强化去除藻类物质及其代谢产物,进一步提高常规给水处理的除藻效果,并且还可去除水中含有不饱和键的嗅味物质。
再者,对于氯化消毒副产物前质,臭氧预氧化可对其进行一定程度的破坏,或使之转化成副产物生成势相对较低的中间产物,但不可避免地也会升高一些其它物质的副产物生成势,同时产生一些臭氧副产物。
实验表明,当水中溴离子浓度高时,采用臭氧预氧化工艺的水厂出水溴酸盐浓度普遍升高,臭氧氧化可将原水中的溴离子氧化成溴酸盐和次溴酸盐,溴酸盐本身具有致癌作用,而次溴酸盐与氯化消毒副产物前质作用,会生成毒性更强的溴代三氯甲烷,对人类造成更大的威胁。
一些欧美发达国家,已经开始对溴酸盐生成量进行限定,1993年世界卫生组织规定溴酸盐最大允许浓度为25g/L,美国环保局则将其最大允许浓度限定为10g/L。
上述作用结果表明,单纯使用臭氧氧化,出水水质并不十分理想,特别是对于氨氮的去除以及出水生物稳定性控制等,因此必须将臭氧预氧化与其它水处理工艺结合起来,如滤后采用活性炭吸附,或发展臭氧预氧化与生物活性炭联用技术,以进一步强化处理效果。
虽然臭氧具有比较强的氧化性,但是其设备投资大、运行费用高,即使在发达国家,臭氧仍是一种昂贵的水处理技术。
我国关于臭氧预氧化方面已经进行了20多年的研究工作,但目前此工艺在水厂中的应用仍十分有限。
结合我国水源污染状况,研究经济有效可行的除污染技术是十分必要的,基于此种考虑,我们开发了高锰酸盐预氧化除污染技术。
【高锰酸盐复合药剂预氧化技术】高锰酸钾最初的应用主要是消毒、除铁、除锰、除嗅味以及水中有机物含量的检测上,前人对与水中微量污染物作用方面的工作研究很少,并且多数实验是以人工配制的溶液为目标物,研究酸性条件下高锰酸钾的作用效果,因此研究具有一定的局限性,为进一步了解高锰酸钾的氧化性质,哈尔滨工业大学于1985始开展了高锰酸钾去除饮用水中污染物的研究工作,并提出了高锰酸钾预氧化除污染技术,经过十几年的研究,在去除天然水中微量有机物、控制卤仿和致突变物质,以及氧化助凝等方面取得了一系列进展,并在生产中得到推广和应用,同时系统地分析了高锰酸钾除污染的作用效能与机理,为进一步奠定研究高锰酸盐复合药剂提供了理论基础。