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。當溫度達到了100℃以上時，分解就會非常的劇烈。當溫度達到了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、臭氧氧化機理

臭氧是一種強氧化劑，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)達國家已經(jīng)開始使用臭氧等一些氧化技術(shù)進行污水處理，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：一直接進行臭氧反應(yīng)。二間接進行催化反應(yīng)。

在直接進行臭氧氧化反應(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物進行加成反應(yīng)，從而達到要求。對于親電取代反應(yīng)主要是因為帶有吸電子基團的芳香族類化合物，包括－COOH、－NO2、－Cl等基團，他們和臭氧很難進行反應(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)物也為有機酸類，再次發(fā)生氧化比較困難，同時每一個有機物的反應(yīng)速度也相差很大。

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

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。自由基和水中有機物反應(yīng)的速度非?？?，同時不需要進行選擇，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物發(fā)生反應(yīng)，并且不需要進行選擇，容易和氣不同位置的有機物進行反應(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?？欤壳胺磻?yīng)的速率已經(jīng)達到了106～109L/mol•s，因此每一種有機物的催化臭氧反應(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，其也會進一步加強氧化能力的反應(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：

當羥基基團受到中性或者負電荷的影響，會直接成為臭氧降解產(chǎn)生OH的活性位點，當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行預處理的時候會有效的和別的方法進行結(jié)合，例如曝氣生物濾池（BAF），從而能夠進一步提高廢水有機物的去除效率，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），能夠進一步提高整體溫度，同時也能夠進一步提高反應(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)用中需要有效的進行廢水溫度的調(diào)節(jié)，其會進一步增加消耗率，因此對于每一種催化反應(yīng)體系，其都需要結(jié)合實際情況進行操作。