臭氧预氧化工艺处理微污染水源水的小试研究
目 录
1 绪论 1
1．1 引言 1
1．2 课题研究对象及目的 1
2 臭氧预氧化的简介 1
2.1 臭氧预氧化技术的概念 2
2.2 臭氧预氧化的作用机理 2
2.3 臭氧运用于水处理的基本流程 2
2.4 臭氧预氧化技术的发展现状 2
2.4.1 助凝作用 2
2.4.2 臭氧预氧化改善感官指标 3
2.4.3 对无机污染物的去除 4
2.4.4 臭氧预氧化对有机污染物的去除 4
2.5 臭氧预氧化存在的问题 4
3 我国的水污染状况简介 5
3.1 我国的水污染现状 5
3.2 水体中存在的污染物 5
3.3 微污染水源水的特点 5
4 实验准备 6
4.1 实验材料 6
4.1.1 实验药品 6
4.1.2 实验仪器 7
4.2 实验流程 7
4.3 实验所测水质指标与方法 7
4.4 制备臭氧与浓度测定 7
4.5 实验操作步骤 8
4.5.1 测定水样浊度 8
4.5.2 测定水样色度 10
4.5.3 测定水样总氮 12
4.5.4 测定总磷 15
4.6 小试实验 17
5 实验结果分析与讨论 18
5.1 对浊度的去除效果分析 18
5.2 对色度的去除效果分析 19
5.3 对总氮的去除效果分析 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
5.4 对总磷的去除效果分析 19
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
1 绪论
1．1 引言
如今，随着我国城市化进程加快，我们生存的自然环境由于各方面的问题已受到严重的破坏，近年来环境问题更是频繁发生，并且伴随着一系列的水资源危机。水源水的水质不断下降，饮用水源水受到不同程度的污染，水中的污染物种类和含量增加，且毒性强、降解难度大。在日常生产生活中，人们难以享用安全无虞的饮用水。而饮用水又与人们的生活息息相关。目前，相关研究人员已在生活饮用水中发现多种致癌物质和致突变物，这些污染物都会直接或间接的危害人类的身体健康。改善生活饮用水水质迫在眉睫。
针对水源污染问题，很多水厂都纷纷采取措施，运用了净水工艺，以使饮用水出水能够达到国家规定的排放标准。但由于水厂大多采用传统常规水处理工艺，水中杂质的去除效率不高，出水水质不能满足国家规定的饮用水标准的要求。为了进一步保障居民生活饮用水安全，各大水厂运用预氧化工艺于水处理过程中。自20世纪初，法国开始运用臭氧处理饮用水以来,到如今臭氧的用途已经发展到许多方面。臭氧预氧化工艺在饮用水处理方面发挥各种作用。例如：消毒杀菌、脱色除臭、氧化有机物、改善絮凝效果等等[1]。多年国内外研究表明，臭氧预氧化技术为污水厂所重视，被国内污水处理厂广泛运用。本文主要探讨臭氧预氧化与混凝联用工艺在微污染水源水处理中去除污染物的效果。
1．2 课题研究对象及目的
人类的健康受到微污染水中微污染物质的威胁,而传统水处理工艺对这些微污染物质的去除效果不大。而随着经济发展，人们的生活水平逐渐提高,对饮用水安全问题越来越关注。并且我国检测技术不断进步,将致力于检测出水中一些浓度很低、现阶段尚无法检测的物质。这一切都对饮用水净化工艺的发展提出了新的要求[2-3]。
本课题根据我国饮用水的现状，吸取国外的一些先进的研究应用经验来达到良好的净水效果。本课题研究对象为淮安市饮用水，全面比较强化混凝以及预氧化工艺的去浊去污效果，主要研究臭氧预氧化技术对水源地各类污染物的去除效果及影响因素。
2 臭氧预氧化的简介
2.1 臭氧预氧化技术的概念
它是一种预处理技术，是指在常规的水处理工艺过程之前投加化学氧化剂臭氧，臭氧与水接触一段时间，让臭氧充分发挥作用，氧化有机物，从而发挥它的除污去浊的作用，以达到净化水质的目的。
2.2 臭氧预氧化的作用机理
臭氧很不稳定,在常温下就能分解为氧气。有强烈刺激性，气味特殊，氧化性强，在水中有较高的氧化还原电位。一般情况下，臭氧呈无色气体，在水中的溶解度较高，并且高于O2和空气。当臭氧浓度较高时，则呈现淡蓝色。
臭氧在水处理消毒过程，它有两种途径来去除水中污染物，分别是直接氧化和间接氧化。第一种途径是直接氧化，具有一定的选择性，指的是臭氧通过与水中污染物直接作用，来氧化水中的一些有机物和部分无机物。第二种途径是间接氧化，没有选择性，指的是臭氧部分分解，产生游离的-OH，和水中有机污染物作用，发生相应的化学变化[4]。
2.3 臭氧运用于水处理的基本流程
图2-1 臭氧用于水处理流程图
注意事项：1、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
通入纯氧时，要调节氧气分压阀的压力。 2、流量控制器与臭氧浓度以及产量有关，用来控制氧气的通入量。一般情况下，氧气的通入量是在0.05-0.1L/min的范围内。3、注意臭氧发生器的电流大小。
2.4 臭氧预氧化技术的发展现状
2.4.1 助凝作用
臭氧能在地表水的处理过程中发挥助凝作用，Tobiason 和 Schneider[5-6]等学者是这么认为的。在地表水混凝过程中，有研究人员对不同来源的几种腐殖酸进行助凝实验，研究表明，投加低浓度的臭氧量，对于加强混凝、助凝作用具有较好的效果。臭氧的助凝作用只体现在臭氧的投加量较低时，此时的臭氧浓度大约为0.5-1.0mg/L。并且在投加等量的混凝剂时，臭氧预氧化也可以帮助提高浊度的去除效率，使水更加澄清。
Reckhow 等人[7]提出，预臭氧化具有微絮凝效应。臭氧预氧化的助凝机理可能是：经过臭氧的氧化，一些含氧官能团的有机物含量升高，使其与钙盐、镁盐等络合，减弱其表面天然有机物的静电作用，使处于介稳状态的物质发生聚合作用，形成聚合电解质，产生共沉淀[8]。此外，臭氧还能够减少无机颗粒表面的有机物数目，破坏有机物的结构，发生电中和反应。
2.4.2 臭氧预氧化改善感官指标
①对色度的改善
色度是水质的外观指标，有颜色的水会降低水的透光性，影响水生植物的正常生长。纯水无色透明，天然水通常都会呈现一定的颜色。这是由于天然水中存在泥土、浮游生物、有机质等致色物质。工业废水含有染料、生物色素等也会使环境水体着色。水的色度体现在真色和表色，真色较难去除，表色容易去除。色度主要是由溶解性有机物、悬浮颗粒[9]等物质造成。例如，腐殖酸、富里酸就是致色有机物，它们的结构里就带有碳碳双键和芳香环。臭氧对色度的改善，去除水的真色，主要就是体现在破坏双键结构，与不饱和键作用。臭氧还可以使一些无机显色的离子，氧化成难溶化合物，之后再运用沉淀法去除掉。通常，投加臭氧大约3 mg/L时，大部分色度会有较好的去除效果。
④ 能否采用相应的方法计算出最佳臭氧投量，或与其他药剂或工艺结合，更好地发挥臭氧的功能，得到更加经济高效的净水效果还需要进一步研究。
1 绪论 1
1．1 引言 1
1．2 课题研究对象及目的 1
2 臭氧预氧化的简介 1
2.1 臭氧预氧化技术的概念 2
2.2 臭氧预氧化的作用机理 2
2.3 臭氧运用于水处理的基本流程 2
2.4 臭氧预氧化技术的发展现状 2
2.4.1 助凝作用 2
2.4.2 臭氧预氧化改善感官指标 3
2.4.3 对无机污染物的去除 4
2.4.4 臭氧预氧化对有机污染物的去除 4
2.5 臭氧预氧化存在的问题 4
3 我国的水污染状况简介 5
3.1 我国的水污染现状 5
3.2 水体中存在的污染物 5
3.3 微污染水源水的特点 5
4 实验准备 6
4.1 实验材料 6
4.1.1 实验药品 6
4.1.2 实验仪器 7
4.2 实验流程 7
4.3 实验所测水质指标与方法 7
4.4 制备臭氧与浓度测定 7
4.5 实验操作步骤 8
4.5.1 测定水样浊度 8
4.5.2 测定水样色度 10
4.5.3 测定水样总氮 12
4.5.4 测定总磷 15
4.6 小试实验 17
5 实验结果分析与讨论 18
5.1 对浊度的去除效果分析 18
5.2 对色度的去除效果分析 19
5.3 对总氮的去除效果分析 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
5.4 对总磷的去除效果分析 19
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
1 绪论
1．1 引言
如今，随着我国城市化进程加快，我们生存的自然环境由于各方面的问题已受到严重的破坏，近年来环境问题更是频繁发生，并且伴随着一系列的水资源危机。水源水的水质不断下降，饮用水源水受到不同程度的污染，水中的污染物种类和含量增加，且毒性强、降解难度大。在日常生产生活中，人们难以享用安全无虞的饮用水。而饮用水又与人们的生活息息相关。目前，相关研究人员已在生活饮用水中发现多种致癌物质和致突变物，这些污染物都会直接或间接的危害人类的身体健康。改善生活饮用水水质迫在眉睫。
针对水源污染问题，很多水厂都纷纷采取措施，运用了净水工艺，以使饮用水出水能够达到国家规定的排放标准。但由于水厂大多采用传统常规水处理工艺，水中杂质的去除效率不高，出水水质不能满足国家规定的饮用水标准的要求。为了进一步保障居民生活饮用水安全，各大水厂运用预氧化工艺于水处理过程中。自20世纪初，法国开始运用臭氧处理饮用水以来,到如今臭氧的用途已经发展到许多方面。臭氧预氧化工艺在饮用水处理方面发挥各种作用。例如：消毒杀菌、脱色除臭、氧化有机物、改善絮凝效果等等[1]。多年国内外研究表明，臭氧预氧化技术为污水厂所重视，被国内污水处理厂广泛运用。本文主要探讨臭氧预氧化与混凝联用工艺在微污染水源水处理中去除污染物的效果。
1．2 课题研究对象及目的
人类的健康受到微污染水中微污染物质的威胁,而传统水处理工艺对这些微污染物质的去除效果不大。而随着经济发展，人们的生活水平逐渐提高,对饮用水安全问题越来越关注。并且我国检测技术不断进步,将致力于检测出水中一些浓度很低、现阶段尚无法检测的物质。这一切都对饮用水净化工艺的发展提出了新的要求[2-3]。
本课题根据我国饮用水的现状，吸取国外的一些先进的研究应用经验来达到良好的净水效果。本课题研究对象为淮安市饮用水，全面比较强化混凝以及预氧化工艺的去浊去污效果，主要研究臭氧预氧化技术对水源地各类污染物的去除效果及影响因素。
2 臭氧预氧化的简介
2.1 臭氧预氧化技术的概念
它是一种预处理技术，是指在常规的水处理工艺过程之前投加化学氧化剂臭氧，臭氧与水接触一段时间，让臭氧充分发挥作用，氧化有机物，从而发挥它的除污去浊的作用，以达到净化水质的目的。
2.2 臭氧预氧化的作用机理
臭氧很不稳定,在常温下就能分解为氧气。有强烈刺激性，气味特殊，氧化性强，在水中有较高的氧化还原电位。一般情况下，臭氧呈无色气体，在水中的溶解度较高，并且高于O2和空气。当臭氧浓度较高时，则呈现淡蓝色。
臭氧在水处理消毒过程，它有两种途径来去除水中污染物，分别是直接氧化和间接氧化。第一种途径是直接氧化，具有一定的选择性，指的是臭氧通过与水中污染物直接作用，来氧化水中的一些有机物和部分无机物。第二种途径是间接氧化，没有选择性，指的是臭氧部分分解，产生游离的-OH，和水中有机污染物作用，发生相应的化学变化[4]。
2.3 臭氧运用于水处理的基本流程
图2-1 臭氧用于水处理流程图
注意事项：1、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
通入纯氧时，要调节氧气分压阀的压力。 2、流量控制器与臭氧浓度以及产量有关，用来控制氧气的通入量。一般情况下，氧气的通入量是在0.05-0.1L/min的范围内。3、注意臭氧发生器的电流大小。
2.4 臭氧预氧化技术的发展现状
2.4.1 助凝作用
臭氧能在地表水的处理过程中发挥助凝作用，Tobiason 和 Schneider[5-6]等学者是这么认为的。在地表水混凝过程中，有研究人员对不同来源的几种腐殖酸进行助凝实验，研究表明，投加低浓度的臭氧量，对于加强混凝、助凝作用具有较好的效果。臭氧的助凝作用只体现在臭氧的投加量较低时，此时的臭氧浓度大约为0.5-1.0mg/L。并且在投加等量的混凝剂时，臭氧预氧化也可以帮助提高浊度的去除效率，使水更加澄清。
Reckhow 等人[7]提出，预臭氧化具有微絮凝效应。臭氧预氧化的助凝机理可能是：经过臭氧的氧化，一些含氧官能团的有机物含量升高，使其与钙盐、镁盐等络合，减弱其表面天然有机物的静电作用，使处于介稳状态的物质发生聚合作用，形成聚合电解质，产生共沉淀[8]。此外，臭氧还能够减少无机颗粒表面的有机物数目，破坏有机物的结构，发生电中和反应。
2.4.2 臭氧预氧化改善感官指标
①对色度的改善
色度是水质的外观指标，有颜色的水会降低水的透光性，影响水生植物的正常生长。纯水无色透明，天然水通常都会呈现一定的颜色。这是由于天然水中存在泥土、浮游生物、有机质等致色物质。工业废水含有染料、生物色素等也会使环境水体着色。水的色度体现在真色和表色，真色较难去除，表色容易去除。色度主要是由溶解性有机物、悬浮颗粒[9]等物质造成。例如，腐殖酸、富里酸就是致色有机物，它们的结构里就带有碳碳双键和芳香环。臭氧对色度的改善，去除水的真色，主要就是体现在破坏双键结构，与不饱和键作用。臭氧还可以使一些无机显色的离子，氧化成难溶化合物，之后再运用沉淀法去除掉。通常，投加臭氧大约3 mg/L时，大部分色度会有较好的去除效果。
④ 能否采用相应的方法计算出最佳臭氧投量，或与其他药剂或工艺结合，更好地发挥臭氧的功能，得到更加经济高效的净水效果还需要进一步研究。
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