Tác giả: K. Upadhyay và JK Srivastava – Khoa Kỹ thuật, trường Cao đẳng Kỹ thuật Ujjain Ujjain, MP Ấn Độ
Ozone có thể được sử dụng hiệu quả để xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Các nghiên cứu sâu rộng về ứng dụng ôzôn nhằm khảo sát biểu đồ phản ứng, động học phản ứng, chế độ phản ứng, cơ chế phản ứng đã giúp ứng dụng ôzôn một cách an toàn trong các lĩnh vực xử lý nước thải khác nhau. Ứng dụng có thể là ozon hóa trước, ozon hóa sau hoặc chỉ Ozon hóa. Ozone là một chất oxy hóa mạnh, không để lại sản phẩm độc hại còn sót lại, không có vấn đề xử lý bùn và làm tăng hàm lượng DO trong nước thải, giúp tiếp tục phân hủy chất ô nhiễm còn lại. Vì vậy ozone được sử dụng trong việc xử lý tất cả các loại chất thải như nước thải đô thị, nước thải công nghiệp, nước ngầm bị ô nhiễm, xử lý nước bể bơi, xử lý nước thải ngành giấy, nước thải ngành nhuộm, khử màu, xử lý nước thải dạng khí, xử lý nước thải xyanua, xử lý kim loại nặng, loại bỏ các hợp chất phenolic … và đặc biệt là chất khử trùng mạnh. Những đặc tính này đã làm cho ozone trở thành phương pháp xử lý tối ưu cho tất cả các loại hình xử lý nước thải. Mục tiêu của nghiên cứu này là cung cấp một nghiên cứu chi tiết về việc sử dụng ozone trong các lĩnh vực khác nhau của nước thải và nước uống.
Giới thiệu
Trong thập kỷ gần đây việc ứng dụng ozone ngày càng trở nên phổ biến hơn. Sự phát triển trong công nghệ sản xuất ozone và động học phản ứng đã làm cho quy trình trở nên đáng tin cậy trong việc sản xuất ozone với chi phí thấp và ứng dụng chúng vào các vấn đề xử lý nước thải. Ứng dụng có thể chỉ là ozon hóa, ozon hóa trước và sau ozon hóa tùy thuộc vào loại nước thải và các đặc tính hóa lý của nó. Lĩnh vực ứng dụng tăng lên rất nhiều vì đặc tính oxy hóa cao và không có vấn đề về bùn. Hầu hết các ứng dụng đều khả thi.
Ozone là chất oxy hóa mạnh và có khả năng oxy hóa, phân hủy nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ. Nó có thể hòa tan trong nước; dễ dàng phân hủy thành oxy và không để lại sản phẩm phụ hoặc các hợp chất độc hại còn sót lại. Ozone là chất khử trùng mạnh mẽ, không tạo ra bất kỳ chất ô nhiễm thứ cấp nào trong khi clo tạo ra THM, chloramine và các hợp chất độc hại khác có bản chất gây ung thư. Nhiều phản ứng ozone diễn ra nhanh chóng trong tự nhiên. Phản ứng nhanh hơn có nghĩa là cần thời gian tiếp xúc ngắn hơn và có thể dễ dàng xử lý khối lượng lớn. Các phản ứng với vi rút quá nhanh nên rất khó để nghiên cứu phân tích. Nó để lại ôxy tồn dư trong nước thải giúp nâng cao hiệu quả làm sạch. Không có rủi ro và độc hại cùng vấn đề về mùi.
Ozone có hiệu quả gấp 25 lần so với axit hypochlorous, gấp 2500 lần so với hypochlorite và gấp 5.000 lần so với chloramine. Tất cả những đặc tính tuyệt vời này đã làm cho quá trình ozon hóa ngày càng được ứng dụng nhiều hơn trong các lĩnh vực xử lý nước thải và nước uống khác nhau. Ozone được sử dụng rộng rãi để xử lý nước uống nhằm cải thiện vị, mùi, màu sắc, khử trùng và phân hủy sinh học các tạp chất. Xử lý bậc ba bằng ozone làm giảm BOD / COD, độ đục, TS màu và tăng mức DO. Bảng 1 cho thấy ứng dụng của ozone trong các lĩnh vực xử lý nước thải.
|
Bảng 1: Các ứng dụng của ozone |
||
|
Ứng dụng |
Nồng độ Ozone (ppm) |
Thời gian tiếp xúc (phút) |
|
Nước thẩm thấu ngược |
0.3 – 0.5 |
4 – 5 |
|
Nước uống |
1.0 – 2.0 |
5 – 10 |
|
Nước trong hồ bơi |
0.3 – 0.7 |
1 |
| Nước rửa trong ngành chế biến hải sản |
0.1 – 0.15
|
0 – 2
|
|
Nước rửa trong ngành chế biến thực phẩm |
0.2 – 0.4
|
1– 5
|
|
Nước dùng trong thuỷ canh |
0.1 – 0.2
|
2 – 5
|
|
Nước làm mát |
0.2 – 0.5 |
2 |
| Nước dùng trong phẫu thuật | 3 – 5 |
3 – 5 |
Ozone
Được phát hiện vào thể kỷ 19, thường được tạo ra trong cơn bão khi có các tia sét, ozon là dạng ôxy ba nguyên tử có khối lượng phân tử 48. Nó là khí màu xanh lam, mùi hăng với nồng độ xấp xỉ 0,01 ppm, hầu hết mọi người có thể dễ dàng phát hiện được trong không khí. Ozone (O3) đậm đặc gấp 1,5 lần so với oxy phân tử (O2) và 12,5 lần độ hòa tan trong nước.
Cấu trúc phân tử của oxy và ozone
Cấu trúc của phân tử ozon là một góc tù trong đó một nguyên tử oxy ở trung tâm được gắn với hai nguyên tử oxy cách đều nhau. Góc bao gồm khoảng 160 ° 49 ‘ và chiều dài liên kết là 1,278 ° A. Ozone có dải hấp thụ mạnh trong bức xạ tia hồng ngoại và tia cực tím. Cực đại hấp thụ ở 2537 ° A đặc biệt mạnh và tạo ra một phương tiện đo lường thuận tiện. Khả năng oxy hóa và khả năng phản ứng của ozon chỉ vượt quá flo. Ứng dụng của ozone bao gồm khử trùng tất cả các dạng vi khuẩn và vi rút trong nước uống, loại bỏ mùi vị và màu sắc, quá trình oxy hóa axit humic và axit fulvic, loại bỏ các tiền chất trihalomethane, loại bỏ hàm lượng lignin của ngành công nghiệp giấy và bột giấy, khử ion hóa tổng hợp chất màu-thuốc nhuộm hữu cơ, loại bỏ các chất hữu cơ chịu lửa hòa tan, thay thế cho phương pháp khử trùng bằng clo hoặc khử clo, oxy hóa các hợp chất chống suy thoái sinh học, khử trùng nước bể bơi, khử trùng vi khuẩn, khử hoạt tính của vi rút, oxy hóa sắt / hoặc mangan hòa tan, màu loại bỏ, mùi vị và loại bỏ mùi và loại bỏ tảo, oxy hóa phenol, chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu và vi keo tụ các chất hữu cơ hòa tan. Một số ứng dụng được thảo luận chi tiết.
Xem thêm:
Ứng dụng ozone trong xử lý nước thải công nghiệp (Phần 2)
