Прилагането на озон в пречистването на отпадни води

В нарастващата вълна на днешната причина за опазване на околната среда, пречистването на отпадни води, като решаваща част от защитата на екологичната среда, непрекъснато изследва иновативните технологии. Озонът със своите уникални свойства играе значителна роля в областта на пречистването на отпадни води.

Озонът (ог) има светлосин външен вид, специална миризма и уникална молекулярна структура. Неговата окислителна сила далеч надвишава тази на обикновения кислород. В индустриално отношение озонът често се произвежда чрез метода на разреждане на диелектричната бариера, който използва променлив ток с високо напрежение, за да подтикне рекомбинацията на кислородните молекули, като по този начин генерира озон.

Ефикасността на озона при пречистването на отпадни води е забележителна. Първо, по отношение на стерилизацията и дезинфекцията има голям брой патогенни микроорганизми като бактерии и вируси, които дебнат в канализацията, постоянно застрашаващи водната среда и човешкото здраве. Със своята силна проникваемост озонът може да пробие клетъчните стени на микроорганизмите, директно да се насочи към ключови биомакромолекули като ензими и нуклеинови киселини вътре в клетките, да унищожи техните структури и функции, и незабавно направи микроорганизмите неактивни, постигайки ефективна стерилизация. В сравнение с традиционната дезинфекция на хлор, озонът не произвежда вредни хлорирани органични съединения, осигурявайки безопасност на качеството на водата.

По отношение на обезцветяването, промишлените отпадни води от печат и боядисване, производство на хартия и др. често са дълбоко оцветени и съдържат голям брой трудно разграждащи се цветни органични вещества. Озонът използва силното си окислително свойство, за да "атакува" цветните групи, окислително разграждайки сложните хромогенни структури и ги превръщайки в безцветни или светли малки молекули, ефективно подобряване на качеството на външния вид на отпадъчните води и ефектът на обезцветяване е доста забележителен.

Нейната функция за дезооризация е еднакво изключителна. Особената миризма в канализационните растения произхожда главно от сярно-съдържащи съединения, азотно-съдържащи съединения и летливи органични вещества. Когато озонът се натъкне на тях, той бързо се подлага на окислителна реакция, превръщайки тези маломирни вещества в без мирис или вещества с нисък праг на миризма, пречиствайки въздуха от източника и подобрявайки заобикалящата среда.

В допълнение, за органичните замърсители в канализацията, озонът първо директно окислява някои органични вещества, като ги разлага на въглероден диоксид, вода и малки молекулярни органични киселини. В същото време той инициира реакция на свободните радикали за генериране на хидроксилни радикали, дълбоко минерализиране на едва разграждаеми органични вещества и подобряване на биоразградимостта на канализацията, поставяйки добра основа за последващи процеси на биологично третиране.

Въпреки това, след като озонът завърши мисията си за пречистване на канализацията, ако остатъчният озон не бъде правилно обработен, той ще донесе много недостатъци. От една страна, остатъчният озон във водните тела ще причини окислителен стрес на водните организми и ще повреди водната екосистема. От друга страна, когато изтича във въздуха, той ще дразни лигавицата на човешките дихателни пътища и други тъкани, застрашавайки здравето.

Съществуват различни методи за лечение на остатъчен озон. Естественото разлагане е сравнително бавно и е силно повлияно от факторите на околната среда, което го прави неподходящ за мащабни пречиствателни станции за отпадни води. Въпреки че методът за химическо намаляване реагира бързо, той изисква непрекъснато дозиране на химикали, което води до високи разходи и лесно въвеждане на ново замърсяване на сол. Методът на термично разлагане консумира огромно количество енергия, а инвестициите и оперативните разходи на оборудването са прекомерни.

За сравнение, каталитичното разлагане на остатъчния озон има очевидни предимства. Има няколко често срещани вида катализатори: катализаторите на метални оксиди като манганов диоксид и меден оксид имат изобилни повърхностни активни места, които могат да адсорбират молекули на озон. Чрез пренос на електрон о-о връзката в молекулата на озона е отслабена, което предизвиква разлагането му на кислород, а каталитичната активност на наноструктурираните метални оксиди е още по-добра. Катализаторите от благородни метали като паладий и платина имат изключително висока каталитична ефективност и могат лесно да адсорбират и активират озон, но разходите им са изключително високи, ограничавайки приложението им. Катализаторите с активен въглерод имат широк спектър от източници и са достъпни, притежаващи както физическа адсорбция, така и химически каталитични функции, а тяхната производителност може да бъде допълнително подобрена след moDification.

Като се вземат катализатори на метален оксид като пример, по време на каталитичния процес, озоновите молекули се улавят от активните места на повърхността на катализатора, образувайки адсорбирано състояние. Впоследствие между металните йони и молекулите на озона се извършва трансфер на електрон, което води до счупване на o-o връзката, генерирайки активни кислородни видове и накрая се комбинира в кислород.

В практически приложения често се използват реактори с фиксирано легло или реактори с флуидно легло. Реакторът с неподвижно легло има проста структура и е удобен за работа. Катализаторът не се губи лесно, но е склонен към запушване и изисква редовно измиване на гърба. Реакторът с флуидно легло има висока ефективност на маса и пренос на топлина, а регенерацията на катализатора е удобна. Въпреки това, тя изисква високо оборудване запечатване и катализаторът се износва бързо. По време на работа параметрите като концентрация на озон, дебит на вода и температура трябва да бъдат наблюдавани в реално време, и условията на реактора трябва да бъдат гъвкаво регулирани в зависимост от качеството на влиятелната вода и дозата на озон, за да се гарантира, че остатъчният озон отговаря на стандартите за разреждане.

Гледайки напред, с напредъка на материалознанието, озонът и свързаните с тях технологии за третиране със сигурност ще продължат да се оптимизират, инжектирайки по-силен тласък в пречистването на отпадни води и помагайки на екологичната среда да достигне нови височини.