臭氧污染

臭氧污染（共5篇）

臭氧污染 篇1

臭氧主要存在于大气的平流层和对流层中。平流层臭氧可以保护地球表面不受有害紫外线的影响, 被称之为“有益臭氧”;对流层中臭氧是内燃机与发电厂造成空气污染所形成, 被称之为“有害臭氧”, 严重威胁人体健康和农作物生长。因此, 分析臭氧污染的危害, 开展臭氧浓度监测对保护环境和保障人们身体健康有着重要的意义[1]。

1 臭氧污染的危害

1.1 臭氧污染对身体健康的危害

如果空气中的臭氧浓度过高, 将会对身体健康产生危害。一是臭氧腐蚀性强, 如果过量吸入, 将会损伤肺细支气管与肺泡, 造成肺部组织发炎, 引发呼吸道感染。二是臭氧会使人神经中毒, 出现记忆力衰退、视力下降和头晕头痛等症状。三是臭氧会破坏人体免疫功能, 诱发人体淋巴细胞染色体出现病变, 加速人体的衰老, 导致孕妇生出畸形儿。四是臭氧会破坏人体皮肤的维生素E, 使人皮肤出现起皱和黑斑情况。

1.2 臭氧污染对农作物的危害

土壤中的臭氧如果浓度过高, 其腐蚀性可以对农作物造成损坏, 影响农作物的正常生长及产量。同时, 臭氧可以对农作物的光合作用及呼吸作用、叶片膜保护系统、气孔反应和新陈代谢等产生影响, 使农作物的叶片出现“点斑”和“雀斑”等情况, 加速农作物叶片的老化, 造成农作物减产。

2 开展臭氧监测的意义

2.1 保证臭氧消毒效果

低浓度的臭氧被制药用水系统和纯化水系统用来消毒, 但是浓度超标的臭氧却是无形杀手。因此, 开展臭氧监测, 尤其是浓度监测, 对保证臭氧消毒效果极为重要。例如空气中臭氧浓度为0.34~0.85 mg/kg时, 作用30 min, 其对大肠杆菌的杀灭率可达99.47%~99.97%;空气中臭氧浓度为0.72 mg/kg时, 作用时间为10 min, 其对金黄色葡萄球菌的杀灭率可以达到99.99%。

2.2 保障人们身体健康

一方面, 臭氧监测可以用于水消毒、食品贮藏保鲜、杀菌净化和医疗卫生方面, 可以为人们创造良好的生活环境;另一方面, 臭氧监测可以为臭氧发生的质量检验提供依据, 保障其质量符合技术标准, 从而为保障人们的身体健康打下坚实的基础。例如, 家庭室内杀菌的臭氧发生器产量需要控制在200 mg/L, 这样在其作用60 min后, 既可以起到很好的杀菌效果, 又不会影响人们的身体健康。

2.3 保护生态环境平衡

城市中机动车排放尾气、优品汇发和工业废气排放等, 都与臭氧浓度及其污染有密切关系[2]。通过开展臭氧监测, 可以为城市环境污染的治理提供依据, 以帮助管理部门采取有效措施, 如控制机动车数量及提高排放标准、加强对工业企业的监管等, 降低臭氧污染对环境的影响, 从而保护生态环境的平衡。

3 降低臭氧污染危害的措施

为了避免降低臭氧污染对人体健康和生态环境的不利影响, 管理部门需要依据臭氧污染的成因和特点, 采取有效的防控措施, 将臭氧污染的危害降到最低。

3.1 完善臭氧监测及预警体系

各级地方政府需要重视治理臭氧污染危害工作的重要性, 加大对臭氧污染治理工作的资金投入, 完善臭氧监测及预警体系, 尤其是挥发性有机物和烟雾污染的监测与预警模式, 在空气中的臭氧浓度超标时, 可以做到及时发现、及时预警。在设计臭氧污染监测预警模式时, 各级地方政府额可以参照欧盟臭氧预警机制, 结合地方臭氧污染危害情况, 以保证臭氧监测及预警体系的可靠性和科学性, 为防控臭氧污染危害打下坚实的基础。

3.2 控制机动车数量, 提高其排放标准

机动车的尾气排放是造成臭氧污染的主要来源, 所以各级地方政府需要控制城市机动车的数量, 提高其排放标准, 以最终实现尾气零排放的目标。例如, 各级地方政府可以采取增加电动车和混合动力的机动车数量和加强对机动车辆的限行和管控等措施, 以减少机动车尾气排放量, 降低城市空气的臭氧污染[3]。同时, 各级地方政府需要大力发展城市公共交通, 治理公共交通中线路混乱和运行效率低下等问题, 积极优化城市与乡镇的公交路线, 以舒适便捷的交通缩短居民出行距离, 在提高城镇居民乘坐公共交通积极性的基础上, 减少机动车尾气的排放。

3.3 注重臭氧污染危害的宣传

虽然人们已经认识到臭氧污染危害的严重性, 以及治理臭氧危害的重要性, 但是对于臭氧污染形成的原因, 以及治理臭氧污染的措施仍然知之甚少。因此, 各级地方政府需要借助电视、网络和广播等传播媒介, 加大对臭氧污染知识的宣传力度, 让社会民众了解更多关于臭氧污染的知识, 以进一步增强社会民众的环保意识, 自觉约束生活中的行为, 积极投入到臭氧污染危害的防控工作中。同时, 各级地方政府可以利用社会民众关系的环境污染问题, 积极向社会民众征求改善与解决措施, 以集思广益的方式, 多方听取意见和见解, 以保证臭氧污染治理工作的有效性。例如, 地方政府可以围绕社会民众关心的PM2.5问题, 让社会民众积极献计献策, 这样既可以调动社会民众参与环境保护的积极性, 营造良好的社会氛围, 又可以督促环保部门改善环保措施, 提高环境保护工作的质量和效率。

4 结语

臭氧污染不仅危害到空气质量, 影响植物和农作物的正常生长, 而且关系到人民群众的身体健康, 其重要性不容忽视。各级地方政府结合实际情况, 认真分析臭氧污染的成因及其危害, 认识到开展臭氧监测的意义, 采取有效的臭氧污染防治措施, 真正降低臭氧污染的危害, 为人民群众创造良好的生活环境, 促进社会的稳定和谐发展。

摘要：分析了臭氧污染的危害, 阐述了开展臭氧监测的意义, 并从物理和化学两个方面, 探讨了减少臭氧危害的措施, 以期提高臭氧监测的质量, 控制臭氧污染。

关键词：臭氧污染,危害,监测

参考文献

[1]潘光, 潘齐, 张广卷.臭氧污染的危害及开展臭氧监测的意义[A].中国环境科学学会.2013中国环境科学学会学术年会论文集 (第七卷) [C].中国环境科学学会:, 2013:5.

[2]张明顺.欧盟臭氧污染监测现状及我国开展臭氧污染监测的建议[J].环境监测管理与技术, 2011 (6) :17-20.

[3]段玉森, 张懿华, 王东方, 等.我国部分城市臭氧污染时空分布特征分析[J].环境监测管理与技术, 2011 (S1) :34-39.

臭氧污染 篇2

为进一步落实国家、省、市夏季臭氧污染防治攻坚要求，确保我市夏季臭氧浓度持续削减，优良率持续提升，确保我镇顺利完成空气质量改善目标，按照力度不减、精准管控、公平公开的要求，制定本管控方案。

一、工作目标

在研判夏季高温、静稳等不利气象条件基础上，以本地污染管控为重点，通过强有力的保障措施，全面加大污染防治力度，力争减少污染过程的频次和时间，努力减轻污染程度和范围，城市环境空气质量明显改善，臭氧浓度逐步削减，达到省、市考核目标。

二、管控时段

自方案印发之日起至2020年9月30日。

三、组织领导

成立XX镇臭氧污染防治应急管控领导小组，具体名单如下：

组      长：XX 党委副书记、镇长

常务副组长：XX 副镇长

副 组 长：XX 党委副书记、非公企业党委书记

XX 党委副书记、政协工委主任

XX 党委委员、政协工委副主任

XX 党委委员、副镇长

XX 党委委员

XX 党委委员、人武部部长

XX 党委委员

XX 党委委员、纪委书记

XX 副镇长

XX 副镇长

XX 副镇长

XX 副镇长

XX 人大副主席

成员：XX 招商服务中心副主任

XX 交警中队副指导员

XX 建管所所长

XX 绿化路灯所所长

XX 城管中队中队长

XX 交管所所长

XX 水利（水务）站站长

XX 农服中心主任

XX 环保办主任

XX 环卫所所长

XX 市场监督管理分局副局长

实行党政班子成员分包责任制，全力督导分管领域、分包区域臭氧污染防治应急管控工作。领导小组下设办公室，由环保办

主任XX兼任办公室主任，主要负责统筹协调各单位做好应急防控工作，并完成领导小组交办的其他事项。

四、应急管控措施

1．强化重点企业污染防治

组织开展VOCs排放企业专项执法行动，组织力量加密执法频次，严肃查处、曝光违法排污行为。强化挥发性有机物重点排放企业深度治理和清洁原料替代，加快推进挥发性有机物无组织排放治理项目，确保达到时序进度要求。对工业涂装、电子、包装印刷等重点行业排放量大的企业，最大限度采取夜间错峰生产、用车大户夜间运输等措施，有效减少日照强烈时段VOCs排放，削减臭氧浓度。对VOCs超标排放、未落实污染防治措施的企业实施停产整改。

责任单位：环保办。

2．加大汽车尾气污染防治

在日照强烈时段对重点区域路段和高峰时段采取车辆限流、单向通行等排堵疏畅措施，有效减少车辆怠速状态产生的尾气污染。加快推进鼓励国一国二高排放汽车淘汰工作，加大公共交通运力保障，倡导“绿色出行”。

责任单位：交警中队、交管所。

3．强化船舶污染排放控制

有条件的靠港船舶（包括外港和内河船舶）一律使用岸电。

做好船主的宣传告知工作，货物运输采取错峰措施，减少水运过程污染物排放。

责任单位：交管所。

4．加强非道路移动机械污染防控

建筑机械、林业机械、园林机械、港作机械、工程机械及企业叉车等非道路移动机械优先使用清洁能源。

责任单位：绿化路灯所、建管所、交管所、水利（水务）站、农服中心、综合行政执法局（城管）、市场监管分局、环保办。

5．加强扬尘污染控制

开展夏季工地扬尘专项执法，严肃查处曝光“六个百分之百”落实不到位情况。督促施工主体规范涂料作业，尽可能使用水性涂料施工，避免在日照强烈时段进行外墙刷漆、市政道路划线、栏杆喷涂等油漆作业。

责任单位：建管所、交管所、水利（水务）站。

6．加强道路保洁

加强夏季日照强烈时段主次干道，特别是次要道路冲洗、洒水作业范围和频次，确保管控期间对党校周边路段及党校的冲洗、洒水作业不少于8次，切实减少道路积尘、起尘，降低重点路段、区域地面温度。

责任单位：环卫所。

7．加强油气挥发污染控制

确保油气回收治理设施正常运行，油气回收治理设施不能正常运行的储油库、加油站、油罐车一律停止使用。督促加油站全面落实夜间错峰加油优惠措施，合理安排加油站装卸油计划，减少日照强烈时段装卸油作业，进一步降低油气挥发。

责任单位：招商服务中心、环保办。

8．禁止各类露天焚烧

加强对露天烧烤、露天焚烧的执法巡查，重点区域、时段提高巡查范围和频次。

责任单位：综合行政执法局（城管）。

五、保障措施

1．加强组织保障。实施分管领导分片包干，挂钩帮扶管控企业，确保企业落实管控措施，各部门要对照责任分工，逐项细化落实方案，确保各项要求落实到位。

2．加大执法检查。各部门要切实加强督查和巡查力度，发现问题立即交办整改，短期无法整治到位的，一律停产整治。

3．开展综合评估。对在夏季臭氧污染应急管控、错峰生产过程中执行较好的企业，在环评许可、排污许可、资金补助、信用评价、绿色信贷等方面予以支持。

臭氧污染 篇3

臭氧的形成，主要与空气中的挥发性有机化合物（VOCs）的含量有关。挥发性有机化合物的污染源主要是汽油和工业溶剂的挥发。有些植物也能挥发有机化合物。北京空气中臭氧浓度基本处于挥发性有机化合物控制区。空气中的挥发性有机化合物来自多种途径。其中交通工具运行和溶剂使用过程中排放到空气中的挥发性有机化合物约占空气中挥发性有机化合物总量的80％以上。挥发性有机化合物排放主要是汽油在使用、运输、储存和销售等过程中的挥发和泄漏。据统计，目前北京市汽油储运销过程中由于跑冒滴漏造成挥发排放量每年约为2万吨，其中储油库约占36％，加油站约占36％，炼油厂约占28％。

气象资料表明，一般情况下，北京市凌晨至中午12时多吹西北风，而下午多吹南风，这种气候特征使得下午城区上空含有较高浓度挥发性有机化合物的空气被吹向北城，因此，北京北部和西北部空气中的臭氧浓度往往高于其他地区并出现超标的情况。

基于空气中臭氧的生成原理及挥发性有机化合物的排放特征等特点，中国科学院大气物理所研究员王庚辰建议：

第一，要减少空气中的挥发性有机化合物浓度，就必须有效控制汽油和溶剂在使用过程中的跑、冒、滴、漏和挥发现象。目前，汽油（油气）的挥发排放主要是工作排放、呼吸排放、加油过程中的汽油蒸汽排放、汽油的喷溅、溢出、油枪滴漏等。最主要措施是建立油气回收系统，包括储油库油气回收系统、油罐车油气回收系统、加油站油气回收系统以及回收型加油枪的研制、使用和推广等。

鉴于油气回收系统投入资金较大、技术要求高、设备改造和更新周期较长等因素，针对目前汽油储运销过程中由于设备密封不好造成油气泄漏等问题，必须对油箱、油罐和加油枪进行改造。淹没式装卸较泼洒式装卸可减少35％的油气挥发，配备密封连接部件改变现行汽油装卸过程中的不密封状态，可有效减少汽油的溢出和滴漏等引起的挥发性有机化合物排放。

第二，鉴于北京市的地理环境和风向等特征，对北京城区特别是南城汽油的储运和销售时间作出调整，将汽油的储、运、销活动和机动车加油时间控制在每日凌晨到中午12时，在每日上午10时之前更好，并控制加、泄油速率。

臭氧污染 篇4

一、净水处理工艺以及原水水质条件的选择

岛北水厂设计总规模为16万m3/d,一期设计规模为8万m3/d。舟山地处海岛,无过境水,水资源具有降水少,蒸发多,径流形成少,水资源时空分布不均等特点,属严重缺水地区,且又缺乏建造大中型水库的条件,旱时存在与农业灌溉争水用的局面,可利用的作为自来水原水的水量有限。别无选择,岛北水厂水源采用岛北沿线可利用水库水为辅,2万m3/d,大陆引水为主的水源配给方案,6万m3/d。

根据舟山市水质监测站提供的近几年水源水水质检测数据,岛北沿线可利用水库水水质指标表现为浊度较低,偶尔铁、锰超标;大陆宁坡姚江引水水质指标表现为色度有时偏高,存在一定有机污染物,主要表现为氨氮、CODMn较高的特点。常规净水处理工艺对有机污染物去除能力又很有限。所以,岛北水厂采用了原水—[预加臭氧]预臭氧接触--常规水处理([加混凝剂]机械混合[加助凝剂])—折板絮凝平流沉淀池—[加助滤剂]机械混合--气水反冲均质滤料粗砂过滤滤池)--[后加臭氧]臭氧接触活性炭滤池—后置砂滤池—[后加氯、后加酸]清水池的深度水处理工艺;为了保护环境水体免受自来水加工工艺所排放废水、污水的污染,水厂排泥水采用浇灌绿化、回用及固相处理的排泥水处理工艺进行处理。

二、净水厂的具体设计

1.高程系统设计

岛北水厂位于马岙山坡上,地势南高北低,南北高差16m,流程上沉淀池布置在厂区地势较高的南侧,砂滤池及活性炭滤池由南向北,由高向低布置,由于利用自然地形高差,中间不设提升泵房,靠厂区地势高差重力流至活性炭滤池,清水池及二级泵房布置在厂区西北侧地势较低处,从而实现了混合原水经过一次提升进入配水井、预臭氧接触池后,整个制水工艺零水泵动力提升,全部依靠重力流完成整个制水工艺。另外,臭氧车间下叠回用水池、浓缩池下叠排泥水调节池、脱水机房下叠平衡池,将部分构筑物进行叠合建造,节约了建设用地,节省了建设成本;并且可以减少排泥水的水泵动力提升次数,大大降低了水厂的动力能耗,降低了运行成本。

2.配水池及预臭氧接触池的设计

配水池及预臭氧接触池土建设计规模为16万m3/d,设备按8万m3/d安装,为钢筋混凝土结构,池长26m,宽10.1m,池深约8m。臭氧最大投加量1.0mg/L,接触时间3.8min。分为可独立工作的两格,采用堰板配水。当臭氧设备停用或者检修时,关闭预臭氧接触池手动闸门,原水经过配水井超越后进入沉淀池。除了接收混合原水外,还接收来自回用水池的回用水。

3.常规处理系统的设计

机械混合折板絮凝平流沉淀池,一期设计规模为8万m3/d,共设1座,可分为独立工作的两格。沉淀池及絮凝池为钢筋混凝土结构,总长134.35m,宽21.5m。沉淀池进口设用于投加混凝剂的前混合池。混合时间62s,采用机械搅拌方式,使混凝剂充分混合。必要时投加助凝剂PAM。每格沉淀池设1座前混合池,共2座。絮凝池采用折板絮凝,絮凝时间25min,分3段,第一絮凝区流速:0.272m/s;第二絮凝区流速:0.181m/s;第三絮凝区流速:0.078m/s。絮凝池采用多通道平行布置的方式,共设置10道,每通道入口设1.0×0.6手动旋转闸门1座,可以单独关闭以适应水量的变化。折板采用不锈钢折板,混凝区下设泥斗,通过排泥管将泥排至排泥槽,管末端设同口径气动快开排泥阀一只。絮凝池出口采用配水花墙。絮凝池平面尺寸为21.5×20.0m,有效水深4.35m,超高0.5m。平流式沉淀池,水平流速13mm/s,停留时间160.9min。出水采用长指型集水槽,溢流负荷210m3/m/d。每格沉淀池设1部泵引虹吸式机械排泥机,每池每天排泥1次,每次历时约4.79小时,沿沉淀池行走(1+1/3)池长。排泥水最终排至排泥水调节池,进入污泥浓缩系统。沉淀池出口设用于投加助滤剂的后混合池1座。混合时间44s,采用机械搅拌方式,使助滤剂充分混合。沉淀池另设放空管、冲洗栓,供沉淀池清洗检修时使用。单座沉淀池平面尺寸:107.75*21.5m,有效水深3.6m,超高0.6m。

4.深度处理系统设计

后臭氧接触池与活性炭滤池一期设计规模为8万m3/d,臭氧最大投加量2.0mg/L,总接触时间为15min。采用微孔扩散器投加臭氧,扩散器位于液下6m深,接触池与活性炭滤池合建。池顶部设正负压释放阀,不锈钢人孔盖板,尾气收集装置等,池内设不锈钢检修门。活性炭滤池分为4格,单格滤池面积为86.4m2,双排布置。滤床厚2.1m,空床停留时间为12.44min,相应滤速为10.13m/h。期终水头损失1.5m。采用单气冲结合单水冲,气冲强度为55 m3/m2?h,水冲强度为25 m3/m2?h。活性炭滤池设计冲洗周期为5~7d,反冲洗鼓风机工作参数与前置砂滤池相同,因此与前置砂滤池合用;反冲洗水泵房因工作压力差异需另建,设于管廊东侧。反冲洗泵房内设卧式离心泵4台,三用一备,单泵流量755 m3/h,扬程10m,配套电机功率30kw,反冲洗水泵房平面尺寸为41.2×10m,一端设有配电间。冲洗废水进入回用水池。在活性炭滤池表层滤料内植菌,在完整的菌落系统生成后,滤池不仅可以起到一定的吸附作用,还可以借助生物膜达到降解、粘附以及絮凝等目的,但在水冲和气冲时,应通过实验取得合适的冲洗参数,既要保证冲洗效果,又不至于因过冲而导致生物膜破坏。

5.废水和污泥处理系统设计

回用水池下叠于臭氧车间、机修间和仓库下,土建规模为16万m3/d,本期设备按8万m3/d规模配置。为钢筋混凝土结构,平面尺寸48.5x13.0m,有效水深2.9m。回用水池用以接纳前置砂滤池、炭滤池、后置砂滤池反冲洗水及初滤水排放,容积按三格滤池接连冲洗计算,约1200m3,分二格。池内共设6个泵位,本期拟设4台潜水泵,单泵能力Q=70m3/h,H=18m,P=11kw,2用2备,每天工作24h。废水经潜水泵提升送至配水池回用,回用率为4.2%。因池容积较大,为防止污泥沉积,考虑设置潜水搅拌机。

平衡池及脱水机房土建设计规模为16万m3/d,本期设备按8万m3/d规模配置。平衡池分成2格,每格有效容量设为180m3。脱水机房平面尺寸为24×15m,脱水机房单层布置,拟设离心脱水机2套,本期安装1套脱水机。单台负荷为320kg/h。另设PAM储存、制备及加注间1套,污泥库1处,配电间、辅助用房和控制间各1处。污泥进入脱水机之前投加PAM,投加率为2~4kg/TDS/T。PAM制备及投加系统拟采用进口设备。脱水分离水拟排放至平衡池,泥饼将做外运处置。

三、结束语

臭氧污染 篇5

对于微污染水的处理, 目前我国很多水厂还是采用预氯化+强化混凝工艺[5]。高浓度的氯与原水中的有机污染物直接反应, 生成氯化副产物的量会更高。因此, 如何兼顾强化氯化消毒效果与控制氯化消毒副产物是目前亟待解决的一个问题。大多数的研究认为[6]最合理的方式是在处理流程的前端将能与氯反应生成消毒副产物的物质即消毒副产物前驱物尽可能多的去除, 从而减少后续消毒工艺生成副产物的可能。因此, 本研究取孝感市某水厂的原水府河水为研究对象, 考察了几种预氧化药剂对处理效果的影响。最后选取了处理中常用的臭氧和高锰酸钾两种预氧化剂单独或组合起来进行微污染水的预氧化试验研究。

1 试验方法

1.1 原水水质

原水取自孝感市某水厂的水源府河水, 各项水质参数为:pH值为6.8~7.3;水温10~16℃;溶解氧9.8~11.3mg/L;CODMn17.1~23.2mg/L;BOD51.98~2.42mg/L;氨氮1.02~1.35mg/L;色度16~19度;浊度40~56NTU。

1.2 试验方法及仪器

混凝采用六联搅拌机实验搅拌器, 搅拌器型号为SC956;臭氧通过臭氧发生器 (型号为CF-G-3-010G) 进行现场制备, 以氧气为气源。测试指标包括色度、浊度、CODMn、GC/MS分析, 测试方法按照国家标准进行[7]。臭氧浓度的测定采用碘量法。色度、浊度采用UV-9100紫外线可见光分光光度计测定。GC/MS分析:实验水样经过滤、富集、干燥、洗脱、浓缩后进行GC/MS分析。测试条件:HP公司5890Ⅱ/5972色质联用仪;HP-5MS石英毛细管柱, 载气:He。

实验操作过程为:先将原水通入一定量的氧化剂进行预氧化, 将氧化后的水样加入聚合氯化铝絮凝剂 (30mg/L) ) , 搅拌时间参考实际生产条件确定为快速搅拌1min, 搅拌速度为300r/min, 后慢速搅拌2min, 转速为200r/min, 再搅拌5 min, 转速为60r/min。静止沉淀15min, 然后, 取液面下2cm水样进行测定。

2 结果与分析

2.1 浊度去除效果研究

通过图1可看出, 三种情况预氧化时, 出水浊度都有下降的趋势, 但是单独投加臭氧时, 随着投加量的增多, 出水浊度反而升高。有资料也表明[8], 单独预处理时, 臭氧投量过高或过低都会使除浊效果下降。这是由于在氧化过程中, 有机物分子许多碳原子的位置被氧原子占据, 形成羧酸、醛、酮、醇等产物, 这些产物比未经臭氧处理的化合物具有更高的极性, 能够与氢结合, 有效地提高了它们的分子量, 如果接触到铁、铝等多价金属阳离子, 导致氧化后的产物出现絮凝现象。所以, 用臭氧处理含有溶解性有机化合物的清水会引起浊度升高。在臭氧与高锰酸钾复合实验中, 根据前面实验的结果, 将高锰酸钾的投加量控制在2.0mg/L。发现采用高锰酸钾加臭氧复合预氧化则表现出明显的浊度去除优势。这主要是因为, 臭氧、高锰酸钾、高锰酸钾复合药剂在和水中物质发生氧化还原反应时, 改变水中有机物、胶体颗粒、微生物表面结构或改变金属离子的电荷, 从而促进了凝聚, 有利于浊度的有效去除, 达到了强化混凝的目的[4]。有研究观察到[4], 投加高锰酸钾后, 投加混凝剂前, 能够诱导出水中颗粒凝聚作用;新生态的水合二氧化锰与水中藻类及其分泌的生化聚合物、细小胶体颗粒、细小纤维有机基质等通过吸附架桥作用连接到一起。而投加高锰酸盐复合药剂进行预氧化时, 高锰酸钾复合药剂破坏了胶体颗粒表面的有机涂层, 降低了胶体颗粒表面负电荷和双电层的排斥作用, 并减小了颗粒间的空间阻碍, 改善了水中颗粒的电荷分布, 使水中胶体颗粒易于脱稳, 从而达到了颗粒间的良好碰撞效果。复合药剂中各种成分对腐殖酸类物质不同官能团进行作用, 使羧基含量增高, 一些处于介稳态的腐殖酸类物质发生氧化聚合, 降低了其稳定性[9], 而且水中产生的水合二氧化锰会起到凝聚核心的作用, 从而提高了混凝效果, 并降低了臭氧投量[10]。

2.2 色度去除效果研究

在水的色度中, 由光吸收和散射引起的表色较易去除, 而溶解性有机物引起的真色较难去除。致色有机物的特征结构是带双键和芳香环, 代表物是腐殖酸和富里酸[8]。

通过分析图2可知, 臭氧对色度的去除效果比较明显, 出水的色度比较低, 去除率也比较高;高锰酸钾投加量高时, 观察到出水中带有明显的淡红色, 致使出水色度增加, 而且高锰酸钾还会增加水中Mn7+的含量, 给后续处理带来一定的困难;臭氧高锰酸钾复合药剂对色度的去除则明显高于臭氧和高锰酸钾单独投加时, 说明高锰酸钾复合药剂具有很强的氧化作用。原因是臭氧高锰酸钾复合药剂可以破坏水中有机物结构中的发色基团, 从而使水中的真色得到去除[10]。另外, 其在水中产生的新生态的水合二氧化锰固相物质及其他氧化还原产物则可以通过分别与不饱和醇、醛等物质发生氧化反应以及官能团反应, 并在其表面发生聚合而改变这些亲水性有机物的形态结构, 使其显色部分的结构发生改变, 而同时易于与絮体颗粒以及新生态的二氧化锰发生吸附作用。第三, 二氧化锰的助凝作用使水中的显色物质被吸附沉降也起到一定的作用[11]。这些都大大提高了高锰酸钾复合药剂对色度的去除作用。国外有学者发现[12], 水中某些带色有机物在二氧化锰上的吸附速度比氯和过氧化氢等对它们的氧化速度还快。

2.3 CODMn去除效果研究

分析图3可知, 在臭氧化反应初期, 水中易被氧化的有机物能与臭氧反应而被去除, 导致有机物去除率迅速提高;而随着臭氧投量的增加, 臭氧化中间产物出现并逐渐积累, 导致臭氧对有机物的去除效率缓慢增高;在高臭氧投量时, 臭氧的氧化能力得到加强, 使得部分的有机物被降解为CO2与H2O[13], 适当提高了有机物的去除效率, 但总体不高。通过比较三种氧化剂的处理效果, 臭氧作为预氧化剂时, 只能将大分子的有机物转化为易降解的小分子有机物, 通常没有彻底氧化为CO2和H2O[14], 对有机物的去除效果不佳, 但对有机物的去除有一定的辅助作用, 从而有利于混凝过程的进行;高锰酸钾能有效地去除部分有机物, 随着投加量的增加CODMn去除率先升高, 然后降低;高锰酸钾复合药剂对水中有机物的去除作用最强, 一方面是由于复合药剂的氧化能力, 改变部分有机物质的结构, 对于较容易氧化的物质能将其彻底氧化成CO2和H2O, 使其无机化。而难氧化和不能被氧化的有机物主要是通过新生态的水合二氧化锰胶体的吸附和包夹作用来去除[4]。

2.4 对持久性有毒有害污染物的去除

常规给水处理工艺出水含有的有机物主要有40种, 以酯类、烯烃类、杂环类、苯系物为主, 含有酚类、农药、邻苯二甲酸酯类、萘类等有毒有害微量污染物。其中, 萘是EPA与中国国家环保局公布的优先控制污染物之一, 邻苯二甲酸酯类有机物是内分泌干扰物质。这些物质在受微污染的饮用水源中有一定的代表性。从图4可以看出, 臭氧预氧化对于微量有毒有害有机物的总去除率只有17%[13]。也有研究表明[15], 在一定条件下臭氧氧化能导致有害有机物增加。说明单纯臭氧氧化对持久性有害有机物的去除能力有明显的局限性。主要原因是, 富里酸和腐殖酸结构含有许多孔穴, 它们能截留或固定有机分子。在化学氧化过程中重新释放出来, 从而导致毒性增强, 比如挥发性物质、酞酸盐和脂肪酸酯等的释放。特别低臭氧投量时, 单纯臭氧化出水中显著增加的那部分有毒物质来自腐殖质的氧化释放, 它们对单独臭氧有限的预氧化能力产生抗性从而在水体中存留积累, 导致预氧化效果不好。

高锰酸盐预氧化能有效降低持久性有毒有害污染的含量, 这表明高锰酸盐预氧化能有效破坏氯仿和四氯化碳的前驱物质, 并能够对氯化过程中氯酚的生成起到良好控制作用[8]。控制高锰酸钾投加量, 改变臭氧的投加量, 发现随着臭氧投加量的升高, 去除效果出现比较大的波动, 但总体上要优于单独预氧化剂投加时, 而且也降低了臭氧的最优投加量。

高锰酸钾复合药剂预氧化能有效地去除持久性有毒有害微污染物, 可能是由多种因素共同作用的结果[10]:

(1) 破坏胶体颗粒表面的有机涂层。胶体颗粒表面的有机涂层阻碍了颗粒间的相互碰撞, 溶解性有机物的高带电性和强亲水性增加了双电层的排斥作用。复合药剂预处理工艺通过改变和破坏水中胶体颗粒表面的有机物结构, 使混凝剂更加有利于直接和胶体颗粒作用。同时, 复合药剂能够通过破坏胶体颗粒表面的有机涂层, 有效降低双电层排斥作用、减小颗粒间的空间阻碍, 使得颗粒相互碰撞, 充分发挥复合药剂的氧化性, 使水中胶体颗粒更易于脱稳, 增强了有机物和浊度去除, 达到强化预氧化的效果。

(2) 复合药剂中的高锰酸钾在氧化水中的有机物时, 在中性和偏碱性的条件下, 能够产生具有良好表面活性和成键能力的新生态水合二氧化锰固相物质。其具有极强的物理吸附能力, 还可在二氧化锰的表面形成更为牢固的化学键, 更加增强吸附能力。另外, 新生态的水合二氧化锰与水中细小纤维有机基质、藻类及其分泌的生化聚合物、细小胶体颗粒等通过吸附架桥作用连接到一起;提高预氧化效果。

(3) 高锰酸钾复合药剂强化混凝时, 通过和水中物质发生氧化还原反应, 改变水中胶体颗粒、有机物及微生物表面结构, 促使凝聚产生, 有效去除有机物和浊度, 也同时改变金属离子的电荷, 达到强化混凝的目的, 这一反应就是氧化-凝聚作用。同时复合药剂在破坏胶体颗粒表面的有机涂层的过程中, 能够使有机物结构发生破坏, 释放出多种化学物质, 这些物质发生水解, 和胶体颗粒、有机物、微生物及在其之间产生凝聚现象。复合药剂氧化有机物后, 通过药剂中各种成分对腐殖酸类物质不同官能团的作用, 进一步使处于介稳态的腐殖酸类物质发生氧化聚合从而降低其稳定性。这些都强化了凝聚作用。

通过对持久性有毒有害污染物的去除研究, 发现高锰酸钾和臭氧复合预氧化对污染物的去除效果优于单一氧化剂预氧化。主要原因可能在于:投加高锰酸钾后, 高锰酸钾与臭氧产生了协同氧化作用, 同时中间价态锰的氧化物对臭氧也有一定的催化作用, 提高了臭氧的氧化效率, 而且高锰酸钾还起到了一定的强化混凝作用。但随着臭氧投加量的增加, 去除效果也呈现了降低的趋势, 所以投加时, 要严格控制臭氧的投加量。

3 结语

(1) 对浊度的去除, 臭氧能达到70%, 高锰酸钾77%, 复合药剂则达到90%, 高锰酸钾加臭氧复合预氧化表现出明显的浊度去除优势。

(2) 臭氧对色度具有良好的去除效果, 可达到57.2%, 高锰酸钾只有48.3%, 复合药剂的去除能力最强, 可到87.4%。说明高锰酸钾复合药剂具有很强的氧化作用。