臭氧与紫外线的工程应用

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1、1国内臭氧与紫外线的应用及发展现状1.1臭氧与紫外线在污水中的深度处理技术1.1.1臭氧氧化技术的复合处理工艺（1）生物活性炭（BAC）法生物活性炭法是一种将臭氧氧化、活性炭吸附及生物处理相结合的工艺，原水经预臭氧化，可以将大分子有机物分解成小分子有机物，提高有机物的可生化性并提供充足的氧气，同时由于供氧充分，好气微生物在活性炭表面繁殖生长成生物膜，来降解吸附的小分子有机物。另外，由于炭粒比重小，在水、气同相流动的作用下处于微动状态，提供了臭氧进入炭孔隙中与被吸附的有机物相遇的机会。（2）臭氧一双氧水联合氧化（O3/H2O2）法O3/H2O2法主要用于处理高浓

2、度有机废水及含酚废水。O3与H2O2结合，其氧化能力不是简单的加，H2O2可强化水中基自由基（.OH）的产生，而.OH是水中氧化能力最强的氧化剂（氧化还原电位2.8）其氧化能力远强于O3。（3）光催化臭氧化（O3/UV）法O3/UV法是目前应用较广泛的复合臭氧化工艺，主要用于解决难降解物质（如铁氰络盐）的处理及饮用及饮用水的处理问题，一般认为，光催化臭氧化的机理是，臭氧在水中首先光解产生H2O2，H2O2在紫外光的照射下产生.OH，进入水中.OH的反应循环。用O3/UV法氧化酚及小分子有机物（C1-C6），其氧化速度远远超过单独使用UV或O3，且可以迅速氧化O

3、3难以降解的多氯联苯、THM等物质，目前O3/UV法已被美国环保局（EPA）定为多氯联苯的最佳处理技术。1.1.2城市污水处理厂紫外线消毒技术目前，根据紫外灯管的类型，可将紫外污水消毒系统归结为：低压灯紫外系统、低压高强灯紫外系统和中压灯紫外系统。低压灯紫外线消毒系统的单支灯管的功率和紫外输出能都很低，其单支灯管的功率一般小于100瓦，单支灯管的紫外能输出一般在30-60瓦左右。因处理单位污水量所需要的紫外灯管数量多，所以该类系统适合用于小型的污水处理厂。低压高强灯紫外线消毒系统的单支灯管的功率和紫外输出能都较高，单支灯管功率一般小于1000瓦，单支灯管的紫外

4、能的输出一般在100-500瓦左右，因处理单位污水量所需要的紫外灯管数量较少，所以该类系统适合用于中大型的污水处理厂。中压灯紫外线消毒系统的单支灯管的功率和紫外输出能都很高，单支灯管的功率一般都在1千瓦以上，有的甚至达到几十个千瓦。单支灯管的紫外能的输出一般在400瓦以上，因处理单位污水量所需要的紫外灯管数量很少，且灯管输出的紫外光强度很大，所以该类系统适合用于超大型的污水处理厂和低质污水处理厂。1.1.3江苏省昆山市泾河污水处理水厂昆山泾河水厂的生产能力为600000m³/d，前臭氧的设计投加量为1mg/l，主臭氧的设计投加量为2mg/l，最大臭氧需求量为7

5、5kg/h。ITTWEDECO提供四台单机产量为20kg/h的臭氧发生器及配套的前臭氧和主臭氧投加系统，并负责安装和调试。泾河水厂深度处理工艺自2007年1月29日运行，2月23日开始正常运行。投加量从1.6mg/L到2.0mg/L不等，投加量控制主要是将炭池进水余臭氧浓度控制在0.02mg/L左右。砂滤池出水经臭氧活性炭后COD去除率明显上升，该工艺对COD的去除有一定的优势。另外，随着时间的推移（天气转暖，温度升高），活性炭去除氨氮的优势也渐渐显现。水中加入的臭氧分解为氧气后，增加了水中溶解氧的浓度。主臭氧的出水溶解氧首先明显上升，随后逐步下降。深度处理工

6、艺刚刚起步，O3-BAC工艺对NH3-N、CODMn的去除效果还没有完全显现，目前NH3-N去除率与常规处理相比较平均可提高27.9%，去除率最高可达77.2%，且去除效果随着气温的上升呈现提高的趋势；CODMn去除率与常规处理相比较平均可提高32.8%，去除率最高可达74.6%，出水≤3.0mg/L，已达到卫生部规范和建设部标准的要求；经过臭氧活性炭处理后，出水色度、嗅和味等感官指标也有大幅度的改善，嗅味基本没有，口感明显改善。1.2臭氧与紫外线在给水中的消毒技术1.2.1紫外/臭氧组合工艺（UV/O3）紫外/臭氧组合工艺（UV/O3）是将臭氧（O3）和紫外

7、（UV）相结合的一种高级氧化技术。该组合工艺具有强氧化性，不需要加入任何催化剂，已经被证明可以用于水中有机污染物的去除，微生物的灭活等。目前已经在水处理行业被广泛研究，并有可能实现广泛应用。目前国外许多水厂已经开始将紫外及其组合工艺应用到给水处理系统中，其中以欧洲和北美居多。由于自然环境及原水水质的差异，国内这方面的研究基本处于实验室水平，部分地区已有条件进行中试和小范围的应用，但目前国内尚无大规模的工程实例。UV/O3臭氧工艺的在水处理方面的效果显著，但现有的UV/O3工艺复杂，初期投资及后续运行费用很高。特别是对于小型净水装置，除光辐射源外，还需配备臭氧发

8、生器，设备复杂，造价偏高，因而应用上受