化學(xué)需氧量高意味著水中含有大量還原性物質(zhì)，其中主要是有機(jī)污染物?；瘜W(xué)需氧量越高，就表示水中的有機(jī)物污染越嚴(yán)重，這些有機(jī)物污染的來源可能是農(nóng)藥廠、化工廠、印染廠、制藥廠等。如果不進(jìn)行處理，許多有機(jī)污染物可在水底被底泥吸附而沉積下來，在今后若干年內(nèi)對(duì)水生生物造成持久的毒害作用。在水生生物大量死亡后，河中的生態(tài)系統(tǒng)即被摧毀。人若以水中的生物為食，則會(huì)大量吸收這些生物體內(nèi)的毒素，積累在體內(nèi)，這些毒物常有致癌、致畸形、致突變的作用，對(duì)人極其危險(xiǎn)。另外，
若以受污染的江水進(jìn)行灌溉，則植物、農(nóng)作物也會(huì)受到影響，容易生長不良，而且人也不能取食這些作物。
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展,產(chǎn)生的工業(yè)廢水?dāng)?shù)量逐年增加,成分也越來越復(fù)雜。許多工業(yè)廢水都具有有機(jī)物濃度高,生物降解性差,甚至有生物毒性等特點(diǎn)。對(duì)于這些廢水,通過使用傳統(tǒng)工藝組合進(jìn)行處理,雖然投入了大量的物力和財(cái)力,但是仍會(huì)對(duì)生化處理工藝系統(tǒng)產(chǎn)生高負(fù)荷沖擊,從而使出水水質(zhì)不穩(wěn)定,難以滿足設(shè)計(jì)要求。臭氧氧化法作為生物處理前的預(yù)處理或有效的廢水深度處理手段之一,在工業(yè)廢水中的應(yīng)用已有很長的歷史。
用臭氧進(jìn)行廢水處理有以下特點(diǎn):
(1)氧化能力強(qiáng)，低濃度中可瞬時(shí)反應(yīng)，氧化能力為氯的2倍，殺菌能力為氯的數(shù)倍。
(2)不會(huì)由于化學(xué)反應(yīng)而生成有害物質(zhì),即使臭氧用量過大,它也會(huì)很快分解成氧氣,不會(huì)有二次污染。
(3)不生成污泥,因而無需后處理。
(4)原料為空氣或者氧氣,只要有電就能制取臭氧。另外,過程控制較容易,臭氧的產(chǎn)生量能及時(shí)根據(jù)負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。
臭氧氧化作用機(jī)理：目前普遍認(rèn)為是臭氧離解而產(chǎn)生?OH自由基,它是在水中已知的氧化劑中最活潑類型的氧化劑,所以很容易將各種有機(jī)物氧化,在低濃度時(shí)亦具有強(qiáng)氧化作用,能氧化或分解一些有害的物質(zhì)。
在處理過程中,臭氧和水中的污染成分的相互作用很復(fù)雜,液相中臭氧與污染成分間的相互作用過程可由以下一系列單元過程組成:臭氧從氣相中擴(kuò)散到相間界面處,在界面附近兩相中的反應(yīng)物質(zhì)濃度相同時(shí)都會(huì)在界面處建立物理平衡;臭氧從相間界面上擴(kuò)散進(jìn)入液相中;液相中的化學(xué)反應(yīng)由于濃度梯度而造成的初始存在于液相中的物質(zhì)擴(kuò)散及在液相范圍內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散。通過各種物化和生化作用,臭氧可以與水中有機(jī)物質(zhì)反應(yīng),將非極性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闃O性物質(zhì),將高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿佑袡C(jī)物,將親水性有機(jī)膠團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷砸啄圻^濾的無機(jī)物。
科研發(fā)現(xiàn)高濃度臭氧在堿催化因素下，對(duì)難生化有機(jī)高濃度廢水有獨(dú)特功效。其機(jī)理在于高濃度臭氧將產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)能力更強(qiáng)的大量的·OH，它能夠把難降解的有機(jī)物結(jié)構(gòu)改變?yōu)樾碌奈镔|(zhì)，并在這些物質(zhì)上引進(jìn)一個(gè)充氧官能團(tuán)，便成為生物可降解的物質(zhì)而賦予新的化學(xué)性質(zhì)，結(jié)果可使難生化有機(jī)廢水脫色、除臭、結(jié)合傳統(tǒng)的生化技術(shù)可將易生物降解污染物進(jìn)一步除去，大大降低了處理成本，達(dá)到國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)或使污水回收利用資源化，具有社會(huì)和經(jīng)濟(jì)雙重效益。
用臭氧進(jìn)行廢水處理有以下特點(diǎn):
(1)氧化能力強(qiáng)，低濃度中可瞬時(shí)反應(yīng)，氧化能力為氯的2倍，殺菌能力為氯的數(shù)倍。
(2)不會(huì)由于化學(xué)反應(yīng)而生成有害物質(zhì),即使臭氧用量過大,它也會(huì)很快分解成氧氣,不會(huì)有二次污染。
(3)不生成污泥,因而無需后處理。
(4)原料為空氣或者氧氣,只要有電就能制取臭氧。另外,過程控制較容易,臭氧的產(chǎn)生量能及時(shí)根據(jù)負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。
臭氧氧化作用機(jī)理：目前普遍認(rèn)為是臭氧離解而產(chǎn)生?OH自由基,它是在水中已知的氧化劑中最活潑類型的氧化劑,所以很容易將各種有機(jī)物氧化,在低濃度時(shí)亦具有強(qiáng)氧化作用,能氧化或分解一些有害的物質(zhì)。
在處理過程中,臭氧和水中的污染成分的相互作用很復(fù)雜,液相中臭氧與污染成分間的相互作用過程可由以下一系列單元過程組成:臭氧從氣相中擴(kuò)散到相間界面處,在界面附近兩相中的反應(yīng)物質(zhì)濃度相同時(shí)都會(huì)在界面處建立物理平衡;臭氧從相間界面上擴(kuò)散進(jìn)入液相中;液相中的化學(xué)反應(yīng)由于濃度梯度而造成的初始存在于液相中的物質(zhì)擴(kuò)散及在液相范圍內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散。通過各種物化和生化作用,臭氧可以與水中有機(jī)物質(zhì)反應(yīng),將非極性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闃O性物質(zhì),將高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿佑袡C(jī)物,將親水性有機(jī)膠團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷砸啄圻^濾的無機(jī)物。
科研發(fā)現(xiàn)高濃度臭氧在堿催化因素下，對(duì)難生化有機(jī)高濃度廢水有獨(dú)特功效。其機(jī)理在于高濃度臭氧將產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)能力更強(qiáng)的大量的·OH，它能夠把難降解的有機(jī)物結(jié)構(gòu)改變?yōu)樾碌奈镔|(zhì)，并在這些物質(zhì)上引進(jìn)一個(gè)充氧官能團(tuán)，便成為生物可降解的物質(zhì)而賦予新的化學(xué)性質(zhì)，結(jié)果可使難生化有機(jī)廢水脫色、除臭、結(jié)合傳統(tǒng)的生化技術(shù)可將易生物降解污染物進(jìn)一步除去，大大降低了處理成本，達(dá)到國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)或使污水回收利用資源化，具有社會(huì)和經(jīng)濟(jì)雙重效益。
水的化學(xué)需氧量分類：
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中COD（KMnO4法）>5mg/L時(shí)，水質(zhì)已開始變差。
在飲用水的標(biāo)準(zhǔn)中Ⅰ類和Ⅱ類水化學(xué)需氧量(COD)≤15mg/L、
Ⅲ類水化學(xué)需氧量(COD)≤20mg/L、
Ⅳ類水化學(xué)需氧量(COD)≤30mg/L、
Ⅴ類水化學(xué)需氧量(COD)≤40mg/L。
COD的數(shù)值越大表明水體的污染情況越嚴(yán)重
水樣分析案例四：
水樣來源1：某百草枯液
原水：目測深醬油色、粘稠、流動(dòng)性差、有臭味
工藝：臭氧預(yù)氧化+臭氧催化氧化1+臭氧催化氧化2
結(jié)果： 經(jīng)過臭氧預(yù)氧化、一步催化氧化、二步催化氧化后，色度有了很大幅度的下降，COD去除率達(dá)到了81.4%，氨氮在第一步催化氧化后去除率達(dá)到了50.2%，全鹽量去除達(dá)到了57.4%，其它指標(biāo)的去除率
也能達(dá)到40%以上。
水樣來源2：某堿渣濃液
原水：目測深醬油色、粘稠、有臭味
工藝：臭氧氧化+臭氧催化氧化1
結(jié)果： 經(jīng)過臭氧預(yù)氧化和臭氧催化氧化1工序后，廢水的顏色也能夠達(dá)到要求。COD去除率達(dá)到了67.1%，氨氮去除率為56.0%，全鹽量去除達(dá)到了46.0%，其它指標(biāo)的去除率也能達(dá)到70%以上。
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