活性氧技术在污水处理中的应用是一项先进的环境工程研究领域,本篇论文介绍了利用活性氧物质(主要是由强电离介质阻挡放电产生的O2和O3等)来降解污水中化学需氧量(COD)的研究成果。该论文在2017年希腊罗德岛举行的第15届国际环境科技大会上进行了展示,由来自中国大连海事大学物理系的Baiyu Leng、Mindi Bai(通讯作者)、Baojiu Chen、Haining Xu和Zhiqi Cui等人撰写。 文章提到了传统污水处理工艺在去除COD方面的局限性。通常情况下,经过初级和深度污水处理后,COD的浓度只能从1064mg/L~1280mg/L降低到100mg/L~150mg/L,无法满足污水回用标准中对COD浓度(≤50 mg/L)的要求。而使用活性氧物质进行处理,可以在3分钟内将经过传统深度处理后的COD浓度从132mg/L降低至28.2mg/L,符合污水回用标准。这表明活性氧物质处理方法具有较低的初期投资和运行成本,且工艺简单。 研究中所提到的活性氧物质(active oxygen species),具体是指在强电离介质阻挡放电(strong ionization dielectric barrier discharge)下产生的氧分子和臭氧。该方法是利用活性氧物质的强氧化能力,快速、非选择性地将污水中的有机物降解为CO2和H2O,有效减少COD的含量。 文章的引言部分概述了传统的污水处理流程,包括初级污水处理(主要针对悬浮固体的去除)和深度污水处理(进一步去除污水中的胶体和溶解性有机污染物COD)。文中提及了多种传统深度污水处理方法,例如Fenton法、类Fenton技术、臭氧处理、超临界水氧化、光催化、膜分离、生化方法、电催化氧化以及各种组合工艺。 在这些方法中,Fenton法和类Fenton技术是利用Fe2+和H2O2的组合产生羟基自由基(·OH radicals),这些自由基具有很强的氧化性,可以降解污水中的有机物。而臭氧处理则直接使用O3的强氧化作用来分解有机污染物。超临界水氧化法则是在超临界状态(水的温度和压力超过临界点)下利用氧气的氧化能力来处理有机物。光催化法是使用光催化剂(如TiO2)在光照条件下催化氧化有机物。膜分离技术则是通过选择性的膜材料来分离去除水中的有机物。生化方法是利用微生物的代谢作用来降解有机污染物。电催化氧化则是在电极表面发生氧化反应,将有机物转化为无害物质。组合工艺则是将以上两种或两种以上的处理方法结合起来使用,以期获得更好的处理效果。 本研究中使用的活性氧物质处理技术在运行成本、初期投资和处理过程的简易性上都优于传统处理方法。该技术的发现和应用,对实现水资源的循环利用和环境保护具有重要的意义。同时,该技术的推广和应用也面临着技术推广、设备研发以及政策和法规支持等方面的挑战。未来的研究需要进一步探索活性氧物质的生成机制、优化放电参数,以及评估处理效果和成本效益,以促进该技术的进一步发展和应用。
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