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羟基自由基活性氧用于中水处理

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【中文关键词】 羟基自由基  中水处理  环境友好  
【摘要】 羟基自由基在液相中的氧化电势为 2.8 V,能够破坏微生物通透性屏障,破坏病原微生物的蛋白质、酶和核酸,导致病原微生物的死亡。 在现场进行的中水灭菌实验中,当药剂质量浓度为 38.2 g/L,投加量为 0.14 kg/t 时,大肠杆菌杀灭率可达到 99.9%以上。同时,水体中的 COD 降低 50%、NH3-N 降低 35%。羟基自由基制备原料为空气、水和电解质溶,在常温常压条件下进行,无三废排放,兼具安全性和环境友好性。实践证明:它是替代氯气消毒的优选消毒品种。
【部分正文预览】

中水由污水处理厂生物氧化系统产出,水体中大肠杆菌一般在106~107 数量级范围内, 传统的消毒方法主要采用投加次氯酸钠、氯气、二氧化氯、臭氧等。较新的消毒方法有热处理法、膜过滤法、紫外消毒法、低温等离子消毒法、光催化消毒法。

氯气是应用最广泛的消毒剂,主要依靠氯气溶解于水中产生的次氯酸的灭菌作用,由于同时伴随三氯甲烷等有害物质的产生,因此,其投加量必须加以控制。臭氧能够氧化去除难以生物降解的有机物而不产生有毒副产物,但臭氧不稳定、易泄漏、易分解、操作要求高、设备复杂、运行成本高〔1〕。

二氧化氯被称为“第四代”广谱杀菌剂〔2〕。 而使用二氧化氯会带来两类副产物:一类是被其氧化生成的有机副产物;另一类是本身被还原而生成的无机副产物。目前研究较多的二氧化氯的副产物主要是亚氯酸根和氯酸根,其毒理学影响较大。 亚氯酸根引起动物的溶血性贫血和变性血红蛋白血癌,可能抑止血清甲状腺素的作用,引起胎儿大脑和小脑重量下降,神经行为作用迟缓,细胞数下降,皮肤增生〔3〕。

热处理法价格昂贵,适用于处理一些要求高、有危险性的废水。膜过滤法的原理是通过物理筛分截留、膜表面或内容结构的吸附、在膜表面形成滤饼的截留作用等实现对水的处理。其缺点是孔易堵塞,膜易积垢,能耗高,化学药剂昂贵。紫外线消毒法灭菌效率高,作用时间短,但其设备投资高,电能消耗大,管理维修麻烦,抗悬浮固体干扰能力差〔4〕。国外将半导体光催化用于化学毒剂消毒始于1995 年,国内张建宏等〔5〕将光催化原理作为军用毒剂的消毒方法进行研究,目前只处于研究阶段,广泛应用于饮用水及中水消毒尚待时日。

目前,药剂消毒依然是消毒的主要手段,消毒药剂主要为氯气、二氧化氯。尽管二氧化氯相对于氯气已经在灭菌效果、安全性上有了很大的进步,但由于其不能彻底脱离氯元素,因而在其消毒过程中仍然会伴随着含氯有毒副产物的产生。同时,长期使用含氯的单一灭菌剂,使病原微生物产生抗药性,病原微生物不能得到有效控制;另外,水体中含有氯离子,用中水绿化灌溉时,氯的残留物长期积累,对草坪、花卉、树木等会造成伤害。在奥运会期间,北京五环路以内禁止使用氯气直接消毒,而采用羟基自由基活性氧取代氯气对中水进行消毒,其特点是原料简单,主要是空气、水和电解质溶液,工艺过程是在常温常压条件下进行,无任何三废排放,因此笔者从应用实例对该工艺技术作一介绍。

 

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