浅析高级氧化技术在饮用水处理中的应用与发展

境溺高参氧化掺芥茌卢冰她理中的应与屈陈大伟俞春华(无锡通源环保技术工程有限公司江苏无锡214122)摘要从高级氧化技术的特点入手。着重介绍了臭氧类、超声类及光催化类3类高级氧化技术的各自优点及它们在饮用水处理中的应用。对3类高级氧化技术组合工艺的作用机理、研究现状及处理效果进行了简要概括。分另指出了3类高级氧化技术在应用中的不足之处，并给出今后研究的方向和重点。关键词高级氧化技术饮用水臭氧超声波光催化氧化中图分类号：TU991．25文献标识码：A文章编号：1672—9064(2011)02—0080—03在饮用水处理过程中。为了取得较好的处理效果．通常在常规处理工艺前面，采用适当的物理、化学和生物等处理方法．对水中的污染物进行初步去除目前采用的氧化剂有氯气、二氧化氯、高锰酸钾等。然而随着水源水质的近一步恶化．另一方面传统的氧化工艺的种种弊端已经引起人们重视．加快新氧化技术和工艺的研发已经是迫在眉睫的事情。高级氧化技术是未来水处理技术发展的最有前途的方向之一。在现行的研究中．主要是研究其在污水处理中的应用且不少技术已经应用于实际生产本文对该技术在饮用水中的应用加以综述．以起抛砖引玉之目的1高级氧化技术高级氧化技术(AdvarleeOxidationProcesseS．简称AOPs)。又称深度氧化技术．于20世纪8O年代开始形成。它一般是运用氧化剂、电及光照等生成的羟基自由基．OH。羟基自由基．OH的活性极强．具有很强的氧化能力．能很容易地氧化水中的各种有机物和无机物，并且具有氧化效率高、反应速度快⋯等特点正是基于以上优点．高级氧化技术越来越受到人们的重视以下介绍几类应用于饮用水处理的高级氧化技术1．1臭氧类氧化类臭氧是氧的一种同素异形体其分子式为O．臭氧具有刺激性特殊气味在标准气压和温度下．水中的溶解度比氧气约大l3倍_2_．且在常温下即可自行分解。产生氧化能力极强的单原子氧(O)，羟基自由基(·OH)等，如图1]，与水中的污染物反应．能够达到有效净化水质的目的随着技术的发展及研究的深入．现在大多数采用臭氧和其他技术联用的工艺来处理饮用水1．1．1臭氧+过氧化氢组合工艺用03／H202对受三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)污染的地下水进行中试，结果表明f5]：O]I-I~O工艺可大大提高臭氧进入水中的质量迁移．提高因子为1．7．且三氯乙烯和四氯乙烯去除率为95％时所需要的臭氧量仅为单独用臭氧处理时50％左右03擅获，mol—RMo$UU~lltCc自由基一按曩M：溶质：Si：向南淬灭剂图l臭氧在水中的2种类型李绍峰等[6j利用O体系进行降解内分泌干扰物类．4I-IO除草剂西玛津试验，结果表明：当西玛津浓度为2m异，L，过氧化氢与臭氧摩尔比为0．7，臭氧浓度为10mg／L，室温(26℃)，DH值为7～8条件下，西玛津的去除率最高可达87．1％。说明臭氧过氧化氢系统氧化降解能力较强且O／H~O体系氧化西玛津易于工程应用。1．1．2臭氧+紫外线组合工艺臭氧与紫外协同作用为：O3+hv--*O+O3O+H_+H202H20厂+2·OH从上式可以明看出O~／UV组合不仅加速O的分解速度而且形成大量的羟基自由基．OH．这就使其具有极强的氧化能力．能够对有机物有很好的氧化去除效果采用臭氧氧化一光催化降解水中的五氯酚(PCP)的试验表明f8]：该法比单独使用紫外光照射、臭氧氧化更能有效的去除PCP．同时增加臭氧流量和臭氧产量有利于提高PCP的降解率；pH对PCP的降解效果影响不明显。1．2超声氧化类超声波作为一种高频机械波．具有能量集中、穿透力强作者简介：陈大伟(1982～)，男，硕士，主要从事水处理技术研究及其工程化应用。2o1No20墼～鬈亟一一．∞峨／等特点。超声波不仅能有效去除有机物、藻毒素等有毒物质而且能够杀灭水中的病毒和细菌．应用前景广泛。由于单独使用超声波技术存在降解效率低、反应时间长、能耗高等缺点．现在的研究侧重于超声波技术与其它水处理技术相结合．但目前仍处于基础研究阶段，要使该技术产业化还需要进行大量的工作1．2．1超声+臭氧技术超声联合0的效应主要由于超声的空化与机械振荡作用．一方面强化了O的传质速率和分解速率．另一方面促进产生自由基如羟基自由基(．OH)等以得到更好的氧化效果。Olson和Barbier的对比研究表明：若只采用臭氧技术，只有40％的总有机碳(TOC)被去除．28％被彻底转化为CO气体：但当联用了超声后，其去除TOC的速率有很大提高，在富里酸溶液中有91％的TOC被去除．其中87％被完全矿化他们认为这主要是由于水中有机物的挥发性中间产物可在空化气泡内直接燃烧及0在超声作用下分解速度加快NO]。1．2．2其它应用超声技术在饮用水杀菌方面也有好的效果林卫红等⋯]对超声灭菌进行了研究。试验结果表明：当频率为20