Použití ozonu v úpravě odpadních vod

Ve vzestupné vlně dnešní příčiny ochrany životního prostředí se úprava odpadních vod, jako klíčová část ochrany ekologického prostředí, neustále zkoumá inovativní technologie. Ozon s jedinečnými vlastnostmi hraje významnou roli v oblasti čištění odpadních vod.

Ozon má světle modrý vzhled, zvláštní pach a jedinečnou molekulární strukturu. Jeho oxidační síla značně překračuje sílu běžného kyslíku. V průmyslovém měřítku se ozon často vyrábí metodou vypouštění dielektrické bariéry, která používá vysokonapěťový střídavý proud k podnícení rekombinace molekul kyslíku, čímž se vytváří ozon.

Účinnost ozonu v úpravě odpadních vod je pozoruhodná. Za prvé, co se týče sterilizace a dezinfekce, existuje velký počet patogenních mikroorganismů, jako jsou bakterie a viry, které se v odpadních vodách ukrývají, což neustále ohrožuje vodní prostředí a lidské zdraví. Ozon se svou silnou pronikavostí může prolomit buněčné stěny mikroorganismů, přímo se zaměřit na klíčové biomakromolekuly, jako jsou enzymy a nukleové kyseliny uvnitř buněk, zničit jejich struktury a funkce, a okamžitě učinit mikroorganismy neaktivní a dosáhnout efektivní sterilizace. V porovnání s tradiční dezinfekcí chloru neprodukuje ozon škodlivé chlorované organické sloučeniny, což zajišťuje bezpečnost kvality vody.

Z hlediska odbarvení jsou průmyslové odpadní vody z tisku a barvení, papírenství atd. často hluboce zbarvené a obsahují velké množství sotva oddělitelných barevných organických látek. Ozon využívá své silné oxidační vlastnosti k "útoku" na barevné skupiny, oxidativně rozkládající složité chromogenní struktury a přeměňující je na bezbarvé nebo světle barevné malé molekuly, účinně zlepšit kvalitu vzhledu odpadních vod a efekt odbarvení je docela pozoruhodný.

Jeho deodorizační funkce je stejně vynikající. Zvláštní vůně v kanalizačních rostlinách pochází hlavně z sloučenin obsahujících síru, sloučenin obsahujících dusík a těkavých organických látek. Když se ozon setká s nimi, rychle projde oxidační reakcí, přemění těchto zápachových látek na bezzápach nebo na látky s nízkým prahem zápachu, čistí vzduch ze zdroje a zlepšuje okolní prostředí.

U organických znečišťujících látek v odpadních vodách navíc ozon nejprve přímo oxiduje některé organické látky a rozkládá je na oxid uhličitý, vodu a malé molekulární organické kyseliny. Současně iniciuje reakci volných radikálů na generování hydroxylových radikálů, hluboce mineralizuje sotva rozpadající se organické látky a zlepšuje biologickou rozložitelnost odpadních vod, což klade dobrý základ pro následné biologické zpracování.

Avšak poté, co ozon dokončí svou misi čištění odpadní vody, pokud se zbytkové ozon není řádně ošetřeno, přinese mnoho nevýhod. Na jedné straně zbytkový ozon ve vodních tělesích způsobí oxidativní stres vodním organismům a poškodí vodní ekosystém. Na druhou stranu, když unikne do vzduchu, bude dráždit sliznice lidských dýchacích cest a jiných tkání, což ohrožuje zdraví.

Existují různé metody pro léčbu zbytkového ozonu. Přirozený rozklad je relativně pomalý a je značně ovlivněn environmentálními faktory, takže je nevhodný pro rozsáhlé čistírny odpadních vod. Ačkoli metoda chemické redukce rychle reaguje, vyžaduje kontinuální dávkování chemických látek, což vede k vysokým nákladům a snadno k zavedení nového znečištění soli. Metoda tepelného rozkladu spotřebovává obrovské množství energie a investice do zařízení a provozní náklady jsou nepřiměřené.

Ve srovnání s tím má katalytické rozklad zbytkového ozonu zřejmé výhody. There are several common types of catalysts: metal oxide catalysts such as manganese dioxide and copper oxide have abundant surface active sites that can adsorb ozone molecules. Prostřednictvím přenosu elektronů je o-o vazba uvnitř molekuly ozonu oslabena, což vyvolává jeho rozklad na kyslík a katalytická aktivita nanostrukturovaných oxidů kovů je ještě lepší. Katalyzátory drahých kovů jako palladium a platina mají extrémně vysokou katalytickou účinnost a mohou snadno adsorbovat a aktivovat ozon, ale jejich náklady jsou extrémně vysoké, což omezuje jejich použití. Katalyzátory aktivního uhlíku mají širokou škálu zdrojů a jsou cenově dostupné, mají jak fyzikální adsorpční, tak chemické katalytické funkce a jejich výkon lze dále zlepšit po mo.Difikace.

Při použití katalyzátorů oxidu kovového jako příklad se během katalytického procesu ozonové molekuly zachycují aktivní místa na povrchu katalyzátoru a vytváří adsorbovaný stav. Následně dochází k přenosu elektronů mezi kovovými iony a ozonovými molekuly, což způsobuje, že se o-o vazba zlomí, což vytváří aktivní kyslíkové druhy, a nakonec se kombinuje na kyslík.

V praktických aplikacích se často používají reaktory s pevným lůžkem nebo reaktory s fluidizovaným lůžkem. Reaktor s pevným lůžkem má jednoduchou strukturu a je vhodný pro provoz. Katalyzátor není snadno ztracený, ale je náchylný k upchnutí a vyžaduje pravidelné zpětné mytí. Reaktor s fluidizovaným lůžkem má vysokou účinnost přenosu hmotnosti a tepla a regenerace katalyzátoru je pohodlná. Vyžaduje však vysoké těsnění vybavení a katalyzátor rychle opotřebuje. Během provozu by měly být v reálném čase monitorovány parametry, jako je koncentrace ozonu, průtok vody a teplota, a podmínky reaktoru by měly být pružně upraveny v souladu s kvalitou vody influent a dávkou ozonu, aby se zajistilo, že zbytkový ozon splňuje normy vypouštění.

S postupem materiálové vědy, ozonové a související technologie zpracování budou jistě i nadále optimalizovány, čímž se do čištění odpadních vod vstřikuje silnější impuls a pomůže ekologickému prostředí dosáhnout nových výšek.