Aplicarea ozonului în tratamentul apelor uzate

În valul de protecţie a mediului de azi, tratarea apelor uzate, ca parte crucială a protejării mediului ecologic, explorează constant tehnologiile inovatoare. Ozonul, cu proprietățile sale unice, joacă un rol semnificativ în domeniul tratamentului apelor uzate.

Ozonul are un aspect albastru deschis, un miros special şi o structură moleculară unică. Puterea sa oxidantă depăşeşte cu mult cea a oxigenului obişnuit. Industrial, ozonul este adesea produs prin metoda de evacuare a barierei dielektrice, care utilizează curent alternativ de înaltă tensiune pentru a determina recombinarea moleculelor de oxigen, generând astfel ozon.

Eficacitatea ozonului în tratarea apelor uzate este remarcabilă. În primul rând, în ceea ce priveşte sterilizarea şi dezinfectarea, există un număr mare de microorganisme patogene, cum ar fi bacteriile și virusurile pândite în apele uzate; ameninţarea constantă a mediului de apă şi a sănătăţii umane. Cu puternică penetrabilitate, ozonul poate trece prin pereţii celulare a microorganismelor, să vizeze direct biomacromoleculele-cheie, cum ar fi enzimele și acizii nucleici din interiorul celulelor, să le distrugă structurile și funcțiile; şi instantaneu fac microorganismele inactive, obţinând o sterilizare eficientă. În comparație cu dezinfectarea tradițională a clorului, ozonul nu produce compuși organici cu clorură dăunători; asigurarea siguranței calității apei.

În ceea ce privește decolorarea, apele reziduale industriale din imprimarea și vopsirea, fabricarea hârtiei, etc. sunt adesea colorate profund și conțin un număr mare de substanțe organice colorate cu greu degradabile. Ozonul îşi foloseşte puternică proprietatea de oxidare pentru a "atata" grupurile colorate, descompunerea oxidativă a structurilor cromogene complexe și transformarea lor în molecule mici incolore sau de culoare luminoasă; îmbunătăţirea eficientă a calităţii aspectului apelor reziduale, iar efectul decolorării este remarcabil.

Funcţia de deodorizare e la fel de remarcabilă. Mirosul ciudat în instalațiile de canalizare provine în principal din compuși conținând sulf, compuși care conțin azot și substanțe organice volatile. Când ozonul îi întâlneşte, suferă rapid o reacţie de oxidare. transformarea acestor substanțe negustoase în substanțe inodor sau substanțe cu un prag de miros redus; purificarea aerului din sursă şi îmbunătăţirea mediului înconjurător.

În plus, pentru poluanţii organici din canalizare, ozonul oxidează în primul rând direct unele substanţe organice, descompunându-le în dioxid de carbon, apă şi mici acizi organici moleculari. În același timp, inițiază o reacție radicală liberă pentru a genera radicali hidroxil, mineralizarea profundă a substanțelor organice cu greu degradabile și îmbunătățirea biodegradabilității apelor uzate; stabilirea unei baze bune pentru procesele de tratare biologică ulterioară.

Cu toate acestea, după ce ozonul își încheie misiunea de purificare a apelor uzate, în cazul în care ozonul rezidual nu este tratat corespunzător, va aduce multe dezavantaje. Pe de o parte, ozonul rezidual în corpurile de apă va cauza stres oxidativ pentru organismele acvatice și va afecta ecosistemul acvatic. Pe de altă parte, când scape în aer, va irita mucoasele tractului respirator uman şi alte ţesuturi, punerea în pericol a sănătăţii.

Există diferite metode de tratare a ozonului rezidual. Descompunerea naturală este relativ lentă şi este foarte afectată de factorii de mediu, să fie nepotrivit pentru instalațiile de tratare a apelor uzate la scară largă. Deși metoda de reducere chimică reacționează rapid, aceasta necesită dozarea continuă a substanțelor chimice, rezultând costuri ridicate și introducerea cu ușurință a poluării de sare. Metoda de descompunere termică consumă o cantitate imensă de energie, iar investiţiile echipamentelor şi costurile de funcţionare sunt interzise.

În comparaţie, descompunerea catalitică a ozonului rezidual are avantaje evidente. Există mai multe tipuri comune de catalizatori: catalizatorii oxidului metalic, cum ar fi dioxidul de mangan și oxidul de cupru, au locuri de suprafață active abundente care pot adsorbira moleculele de ozon. Prin transferul de electroni, legătura O - O în moleculei de ozon este slăbită, determinand descompunerea în oxigen, iar activitatea catalitică a oxizilor metalice nanostructurate este chiar mai bună. Catalizatorii de metale preţioase, cum ar fi palladiul şi platina, au o eficienţă catalitică extrem de ridicată şi pot adsorbi şi activa ozonul cu uşurinţă. , dar costurile lor sunt extrem de ridicate, limitând aplicarea lor. Catalizatorii de carbon activați au o gamă largă de surse și sunt accesibili; posedă atât funcţii de adsorbţie fizică, cât şi funcţii chimice catalitice, şi performanţa lor poate fi îmbunătăţită în continuare după mo.Dificarea.

Luând ca exemplu catalizatorii de oxid metalic, în timpul procesului catalitic, moleculele de ozon sunt captate de locurile active de pe suprafața catalizatorului, formând o stare adsorbită. Ulterior, transferul de electroni are loc între ionii metalici şi moleculele de ozon, făcând ca legătura O - O să se rupă, generarea speciilor de oxigen active, și în cele din urmă combinând în oxigen.

În aplicații practice, sunt adesea utilizate reactoare cu pat fixe sau reactoare cu pat fluidizat. Reactorul cu pat fixe are o structură simplă și este convenabil de funcționare. Catalizatorul nu este uşor pierdut, dar este predispus la înfundare şi necesită spalare în mod regulat. Reactorul cu pat fluidizat are eficiențe de transfer de masă și de căldură ridicate, iar regenerarea catalizatorului este convenabilă. Cu toate acestea, este nevoie de echipamente ridicate, iar catalizatorul epuizat rapid. În timpul funcționării, parametrii precum concentrația de ozon, debitul de apă și temperatura trebuie monitorizați în timp real; și condițiile reactorului ar trebui să fie adaptate flexibil în funcție de calitatea apei de influență și doza de ozon pentru a se asigura că ozonul rezidual îndeplinește standardele de descărcare.

Privind în viitor, cu progresul științei materialelor, ozonul și tehnologiile de tratare conexe vor continua cu siguranță să fie optimizate, injectarea unui impuls mai puternic în tratarea apelor uzate și ajutarea mediului ecologic să atingă noi înălțimi.