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臭氧、除臭、脱色、降COD作用原理
臭氧(O3)污水处理技术于1905年应用于水处理，随着相关技术的进步，臭氧化法成本的降低，被普遍认为是很有发展前景的水处理方法。由于其技术经济的优势，已经在广泛应用了，取得了一些研究和工程的应用的成果。
下面向大家介绍臭氧在污水处理过程中，除臭、脱色、降COD的作用原理。
1、臭氧对剩余污泥的减量化
活性污泥法使污水日处理能力得以提高，并作为一种常见的污水处理技术在国内外得到广泛应用，但污水处理过程中产生的剩余污泥已成为一个难题，污泥处理费用占整个污水处理费用的比重很大。在剩余污泥减量化技术当中，用臭氧对污泥进行前处理的减量化技术已经比较成熟。
经臭氧处理后的污泥作为污水的一部分和目标废水一起进入曝气池，被微生物利用消化，部分转化为二氧化碳，经过这样一个臭氧对污泥的预处理过程，剩余污泥得到大幅度减量。臭氧剩余污泥减量技术现场需要臭氧发生器，能量消耗较大，率臭氧发生器的开发和臭氧的利用率对于降低污水成本有很大的作用。
日本近年来一直致力于率臭氧器的开发，在提高臭氧利用效率等研究上，改变连续的浓度臭氧处理污泥为间歇的浓度臭氧处理污泥，用实际废水作对照实验，发现改进后的臭氧污泥处理，所需的臭氧量约为原料的四分之一。同时处理水质要优于连续低浓度臭氧处理的水质，为降低臭氧污泥减量的污水处理技术成本提供了一个可能的途径。
2、臭氧对水体的除异臭
在污水处理工艺过程中产生气味的物质主要由碳、氮和硫元素组成。
只有少数产生气味的物质是无机化合物，如氨 气、磷、硫 化 氢；大多数产生气味的物质是有机化合物，如低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类等。就本人所在的污水处理厂进水情况来分析，80%的进水量为生活污水，即有机物质的含量是很高的，无机化合物的含量相对比较少。
产生气味的物质大多是有机化合物，如低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类等，这些物质都带有活性基团，容易发生化学反应，特别容易被氧化，利用臭氧具有强氧化性这一特点，氧化活性基团，气味消失，从而达到除臭的原理。
臭氧除了脱除异味外，还可以防止异味的再产生，这是由于臭氧发生器产生的气体中含有大量的氧气或空气，而产生臭味的物质易在缺氧环境下导致发臭，采用臭氧处理，在氧化除臭的同时，形成富氧环境，可阻止臭味的再产生。对于城市生活污水厂污水处理环境的改善作用还是比较大的。
3、臭氧对水体的脱色
随着对自来水水源环境及下水道二次处理水再利用的关注，二次处理水去色受到重视。
至于腐殖质引起的色和味，水质色度平均为10度。达20度。这样的色度靠一般凝聚沉淀与砂滤工序是达不到充分去除的水质标准，甚至还有超过坏标准的可能。
采用臭氧处理后，色度即可降到1度以下，一般自来水着色原因是铁、锰含量过多，这些金属如处于游离状态，则常规方法即可充分去除。若原水中含有腐殖质，有时形成铬盐，以常规处理便相当困难。故去色也是引入臭氧处理的重要因素。
4、臭氧作用原理
臭氧的脱色机理：随着分子生物学的蓬勃发展，微生态学就将生态扩展到分子水平。
其实无论蛋白质或核酸分子均属有机物，它们都是由碳、氢、氧、氮及磷或硫(C、N、O、N、P或S)组成，同时，病毒的衣壳体是由许多蛋白质亚单位即壳微粒组成。每个壳微粒之间由非共价键连结，并对称缠绕在一起，蛋白质则由多链组成，核酸又由连在一起的核苷酸链组成。

印染废水的脱色
印染废水是比较难处理的废水，水中偶氮色素稳定性高、水溶性大，是一种难降解的有机物。印染废水给环境造成了严重污染，是很多企业头疼的问题。传统的化学氧化法和生物法难以对脱色达到满意的效果。
臭氧技术近年来被用于去除染料和印染废水的色度和难降解有机物。臭氧工艺和其他方法联用，形成的氧化工艺更可以使得臭氧对印染废水的脱色事半功倍。
臭氧对印染废水脱色反应原理：臭氧在水中形成活泼的自由基(OH·)与污染物反应，使染料的发色基团中的不饱和键断裂，生成分子量小、无色的有机酸、醛等中间产物，从而达到脱色目的。虽然这些中间产物难以被臭氧彻底氧化，但能够被微生物进一步降解，所以臭氧化处理可以作为印染废水的预处理阶段，提高废水的可生化性。
臭氧对印染废水脱色具体作用：
(1)碱性条件下，臭氧使印染废水的脱色速率加快，提高废水初始pH可以使活性艳红X-3B的降解、脱色速率上升。
(2)活性艳红X-3B初始浓度小于50 mg/L时，臭氧降解活性艳红X-3B的过程基本符合一级反应，表观速率常数与活性艳红X-3B初始浓度基本成反比。
(3)臭氧化能改善活性艳红X-3B印染废水的可生化性。
(4)臭氧在水中杀菌过程分2部分，一部分是微生物菌体与溶解水中的臭氧直接反应，一部分是与臭氧分解生成之羟基OH的间接反应，由于羟基OH为氧化性的氧化剂，因此臭氧在水中的杀菌速度快效率高。

下面从物理法、化学法和生物法三个方面的评述着手，介绍目前印染废水处理的方法及研究的状况。
物理法--吸附法
在物理处理法中应用多的是吸附法，这种方法是将活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。目前，国外主要采用活性炭吸附法(多半用于处理)，该法对去除水中溶解性有机物非常有效，但它不能去除水中的胶体和疏水性染料，并且它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能。活性炭的吸附率、BOD去除率、COD去除率分别达93%、92%和63%，活性炭吸附能力可达到500mgCOD/g炭，污水如先曝气，则会加快吸附速率。但若废水BOD5＞200mg/L，则采用这种方法是不经济的。
吸附处理使用的吸附剂多种多样，工程中需考虑吸附剂对染料的选择性，应根据废水水质来选择吸附剂。研究表明，在pH＝12的印染废水中，用硅聚物(甲基氧)作吸附剂，阴离子染料去除率可达95%～。
高岭土也是一种吸附剂，研究表明经长链有机阳离子处理，高岭土能有效地吸附废水中的黄色直接染料。
此外，国内也应用活性硅藻土和煤渣处理传统印染工艺废水，费用较低，脱色效果较好，其缺点是泥渣产生量大，且进一步处理难度大。
化学处理法
混凝法
主要有混凝沉淀法和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝(PAC)的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为。近年来，国外采用高分子混凝剂者日益增加，且有取代无机混凝剂之势，但在国内因价格原因，使用高分子混凝剂者还不多见。据报道，弱阴离子性高分子混凝剂使用范围广，若与硫酸铝合用，则可发挥更好的效果。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高；缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差.
氧化法
臭氧氧化法在国外应用较多，研究表明，臭氧用量为0.886gO3/g染料时，淡褐色染料废水脱色率达80%；研究还发现，连续运转所需臭氧量高于间歇运行所需臭氧量，而反应器内安装隔板，可减少臭氧用量16.7%。因此，利用臭氧氧化脱色，宜设计成间歇运行的反应器，并可考虑在其中安装隔板。
臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果，但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差。从国内外运行经验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用有一定困难。
光氧化法处理印染废水脱色效率较高，但设备投资和电耗还有待进一步降低。
生物处理法
厌氧好氧生物炭接触氧化工艺
主要设计参数如下：调节池：HRT8～10h；厌氧池：HRT3～5h；好氧池：HRT6～8h；生物炭池：HRT1～2h。
试验和实际应用表明，厌氧好氧生物炭流程在上述运转参数下，对于CODCr为800～1000mg/L的印染废水，处理效果完全可以达到国家排放标准，再稍加进一步处理还可回用，系统的污泥趋于自身平衡。目前已有多家生产厂采用该流程，运转时间长的达5年以上，处理效果稳定，而且从未外排污泥，也没发现厌氧池内污泥过度增长。
厌氧好氧生物转盘
将厌氧生物转盘与好氧生物转盘串联起来，用于印染废水处理，也取得了好的效果。该工艺中厌氧、好氧各有污泥分离与回流装置，整个系统的剩余污泥全部回流到厌氧生物转盘。一是为了提高生物量，因而也缩短总的水力停留时间，二是为了将多余的活性污泥消化在系统内部。
该工艺流程也是兼备固着生长和悬浮生长的特点。还可通过向转盘投加絮凝剂进一步提高COD去除率和脱色率。该流程对COD、色度等的去除率均达到70%以上。适当投加微量絮凝剂，测得CODCr、色度的去除率可提高15%～20%。进一步提高厌氧池中的悬浮污泥浓度也可以提高脱色率和COD去除率。但该工艺中转盘的金属构件有腐蚀现象，需进一步研究解决。
碱减量废水处理方法
通常碱减量废水处理的流程为：碱减量废水→调节池→中和池→PE过滤器→出水与其它废水混合进一步生化处理。
采用化学法析出对苯二甲酸作为碱减量废水预处理技术，然后用生物技术处理综合废水的方法是治理高浓度涤纶仿真丝印染废水的有效方法，是目前治理该类废水的主要途径。
采用化学法处理碱减量废水虽然处理效果较好，但仍存在一些问题：
(1)预处理工艺的pH值在4～6的范围内，而碱减量废水pH值为12～14，降低pH值需耗用一定数量的酸，从而使运行费用提高，这是亟待解决的问题。
(2)预处理产生的对苯二甲酸白色粉状物在工业上有回收利用价值，但市场销路有待开拓。

臭氧在牛仔洗水、做旧、脱色方面的优势
一般的机织面料会在染色或者是印花时做退浆处理，但早期的牛仔布是先纱线染色后直接织造，没有布染色或印花这道工序，所以成品牛仔布是没做退浆处理的，只能在洗水时再做退浆。而市面上所发现的牛仔布是做丝光处理和涂层加工的，在加工之前有的已做退浆处理，所以也可不必退浆。牛仔裤上染的色，是靛蓝为主，它是一种非坚固色，靛蓝是不能直接溶于水也不能直接跟棉纱上染的，只能通过先氧化再还原的方式来达到上染的目的。这样就决定了靛蓝在上染的过程中，不可能有的上染率，会造成大量的浮色，这部分浮色在浆染的过程中在过浆槽之前通过数道清水缸洗掉部分，但还有许多残留在纱线上，所以在经过织造、后整理的成品布中，还是含有大量的浮色。当然，除了靛蓝，也有用硫化染料的，一样也有浮色现象。通过洗水厂，洗掉牛仔裤的浮色，是一项非常重要的工作。
臭氧有消毒、漂白、脱色的作用。臭氧在牛仔洗水中的作用原理是利用臭氧的强氧化性，破坏牛仔布表面的发色和助色基团，从而达到脱色的目的，对布面产生漂白的效果。成衣进行滚筒式洗涤，洗涤过程中，衣服保存半干湿，同时通入臭氧，牛仔服装能够获得清洁、柔软、褪色、陈旧等效果。根据所用助剂和效果的不同，水洗可以分为普洗，石洗，砂洗，漂洗，酵素洗，雪花洗等等。为了使衣物的手感、色泽、缩水以及服用性能等方面达到一定的要求，往往要综合几种不同的水洗方法。
臭氧对不同的有机染料作用是不同的，对碱性染料脱色90%需要5分钟，而对直接染料则需要5-10分钟。臭氧与染料反应时，生成水和二氧化碳，臭氧本身在空气中被还原成氧气，整个过程与其他方法比更为环保。臭氧并不稳定，受温度影响容易分解，因此温度把控需比较严格。在10℃左右，臭氧氧化漂白的效率较高，且对碳水化合物的降解速度相对较低，故反应通常在常温状态下进行。
臭氧在牛仔洗水、做旧、脱色方面的优势
与传统的漂白工艺相比，臭氧法有着以下几种优点：
1、生产过程环保：生产中的臭氧用空气中的氧气制备，反应后的生成物对环境破坏少，比较环保。
2、节约成本：用臭氧洗水牛仔用水用热少，利用臭氧洗水牛仔的过程中，洗水过程在常温下进行，不需要加热；牛仔也是半干湿的，同时因为利用臭氧后，不需要再次对漂白剂清洗，所以用水量很少。臭氧的氧化性很强，几乎不需要添加其他所用化学试剂，较为经济。
3、效率高：臭氧对脱色的反应时间较短，通常一次仅需要5到10分钟，提高了水洗的效率。
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