UV/O3是一種結合了紫外光解和臭氧氧化的高級氧化技術。其反應機理在于，臭氧首先分解產生H2O2，H2O2遇到紫外光照射又產生OH·。該技術從 20 世紀 70 年代開始應用，該方法的優點是能使多數難降解的有機物完全礦化，且反應在常溫常壓下即可進行，沒有二次污染；

臭氧-紫外技術以臭氧為氧化劑，紫外光提供能量。臭氧在紫外光的作用下可產生具有強氧化性的羥基自由基，進一步降解污染物，從而提高臭氧氧化的效率。Peyton等研究總結了臭氧-紫外技術產生羥基自由基的機理，臭氧與水在紫外光的照射下先產生H2O2，H2O2 在紫外光的作用下進一步產生羥基自由基［15］。Hsing 等利用臭氧-紫外技術處理含酸性染料的廢水，40 min后完全脫色，50 min后TOC去除率達到65%以上［16］。Lu等對比了臭氧氧化、紫外光催化及臭氧-紫外聯合技術處理含甲基橙印染廢水的效果，發現3種處理方式的脫色率相差不大，而臭氧-紫外聯合技術的COD去除率遠遠高于單獨使用紫外光催化和臭氧氧化處理技術［17］。

任健等利用紫外-TiO2-臭氧技術處理高濃度印染廢水（色度2 000~2 400倍，COD=12 000~15 000 mg/L），當臭氧速率為100 L/h、用量為200 mg/L、水流量為60 L/h、TiO2用量為0.6 g/L、pH=10.5、紫外功率為580 W時，色度能夠完全去除，COD 去除率超過60%［18］。趙偉榮研究發現，臭氧-紫外氧化處理含X-GRL染料的印染廢水，臭氧-紫外體系能產生更多的羥基自由基，處理效果強于單獨的臭氧氧化，120 min后，TOC去除率相比單獨臭氧氧化提升了44.2%［19］。

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1.臭氧紫外聯用深度處理污水廠二級出水的研究

近年來,隨著社會的發展,水處理技術被廣泛的應用到各行各業中,城市污水處理廠中三級工藝受到越來越多的關注。本文設計加工了臭氧紫外聯合工藝的小試裝置,以合肥市某污水處理廠二沉池出水為研究對象,利用臭氧紫外聯合工藝進行深度處理,首先考察了單獨O3、UV、VUV和O3/UV聯合工藝對水中有機物CODCr的處理效果,并分析了不同實驗條件對工藝的影響狀況。

然后分析了臭氧紫外聯合工藝中的協同機理,包括二級出水臭氧氧化的傳質、投加碳酸鈉作為抑制劑的羥基自由基抑制實驗以及投加鐵離子作為催化劑,激發羥基自由基的催化實驗；更后結合上述實驗的結論,提出了針對污水處理廠的水質特點,進行深度處理工藝的設計方案的優化,更后從能源的節約角度以及經濟的合理性方面給出建議。

具體研究結果如下：

 (1)波長為254nm的紫外線和臭氧對水體中有機物的深度化過程具有協同作用,其處理效果明顯優于單獨臭氧或單獨紫外工藝。VUV降解COD的效果明顯好于UV光解,高瓦數的UV處理效果好于低瓦數的UV,同樣高瓦數的VUV處理效果好于低瓦數的VUV。在臭氧投加量為2L/min和15w的VUV作用50min后,CODCr去除率可以達到72.2%。不同反應條件對于臭氧紫外聯合工藝降解COD有很大的影響,當pH為7時COD降解效果更好,進水的初始濃度與COD的去除率呈現正相關性。

 (2)在本次論文的實驗條件下以及所用臭氧反應器的整體工藝中,臭氧的傳質系數KLa為0.32min-1,化學反應對吸收速率的貢獻的化學反應增強因子E可近似看作1。

 (3)有機物的降解效果與抑制劑碳酸鈉的濃度呈現負相關性。當pH為7.0水體成中性的條件下,投入Na2CO3削弱了O3/UV工藝的處理效果,在Na2CO3投加濃度為100mg/L時,CODcr的去除率僅為15.78%。但是無論是否添加Na2CO3以及添加Na2CO3濃度的高低,對溶解臭氧的出現點都沒有明顯變化。根據望塘污水處理廠二級出水的水質特點,投加0.3mg/L Fe2+時,Fe2+對臭氧紫外工藝的催化效果更高,30min后CODCr的去除率達到68.25%。在Fe2+濃度小于該濃度時,隨著Fe2+投量的增加,水體中CODCr的去除效果隨之提高；而當Fe2+濃度的繼續上升,當達到0.5mg/L時,處理效果反而下降。

 (4)在臭氧紫外聯合工藝中,臭氧的更佳作用時間為30min,延長作用時間不能有效提高有機物的去除率。并且從城市污水處理廠經濟和節能的角度出發,筆者建議合肥市望塘污水處理廠采用的O3/UV工藝可以進行優化,即通過改變紫外燈作用時間點和紫外燈作用時長對O3/UV工藝進行優化,紫外燈的作用方式可以改為間歇式,開啟間隔時間為3min,處理結果可達到預期要求。

2.臭氧/紫外聯合工藝處理農藥廢水的研究

含磺酰脲類除草劑的農藥廢水屬于典型的難生物降解的有毒有機廢水。此類廢水成分復雜、有機物濃度高、含鹽量高、pH高、可生化性差,對微生物具有強烈的毒性,因而無法采用生化法直接處理。

本文利用O3/UV工藝具有較強氧化能力的特點,將其作為農藥廢水生物處理的前處理,來提高廢水的可生化性,并降低其生物毒性。 

本文首先采用O3工藝處理磺酰脲類除草劑廢水,考察了廢水中有機物初始濃度、初始pH值、臭氧投量等因素對廢水處理效果的影響,研究了反應過程中可生化性和急性毒性的變化規律,初步探討了O3工藝處理廢水的反應機理。實驗結果表明,O3工藝能有效處理該類廢水,在廢水初始pH為13.59、臭氧投量為81.35mg/min的條件下,采用O3工藝處理120min后廢水COD去除率達58.26%,BOD5/COD由0.03提高至0.42,EC50從11%提高至48%。

本文通過向體系中添加·OH的捕獲劑叔丁醇來研究O3工藝處理廢水的機制,實驗結果表明,隨著叔丁醇濃度的增加,廢水COD去除率明顯降低,證明該反應體系中有·OH存在；廢水的初始pH對O3工藝中的直接/間接反應的比例影響顯著,pH從2.06增至13.59時,間接反應所占比例從4.47%迅速增至33.12%。 

本文采用了O3/UV工藝作為磺酰脲類除草劑廢水的處理技術,研究了該工藝處理廢水過程中的工藝參數、廢水的可生化性和急性毒性的變化規律,并初步探討了O3/UV工藝處理廢水的反應機理。實驗結果表明,在廢水初始pH為13.59、臭氧投量為65.08mg/min的條件下,預處理80min后廢水COD去除率達63.47%, BOD5/COD由0.03提高至0.56,EC50從11%提高至55%。與O3工藝相比,O3/UV工藝處理廢水時臭氧投量減少了16.27mg/min,反應時間縮短了40min,而COD去除率卻提高了5.21%,BOD5/COD增加了0.18,EC50提高了7%,可見O3/UV工藝在去除廢水的COD,提高其可生化性,降低其急性毒性方面的效果要明顯優于O3工藝。

本文通過向體系中添加·OH的捕獲劑叔丁醇來研究O3/UV工藝處理廢水的機理,實驗結果表明,隨著叔丁醇濃度的增加,廢水COD去除率明顯降低,證明該反應體系有·OH存在；廢水的初始pH對O3/UV工藝的直接/間接反應比例影響較小,pH從2.06增至13.59時,間接反應所占比例保持在40%-50%;與O3工藝相比,間接反應在該體系處理廢水過程中起著更為重要的作用。