Application de la technologie d'oxydation combinée à l'ozone dans le traitement des eaux usées

1. Introduction

Actuellement, avec le développement et les progrès continus de la société et de l'économie, l'échelle de production sociale ne cesse de croître, entraînant une pollution de l'eau de plus en plus grave. Cependant, avec l'amélioration du niveau de vie, les exigences en matière de qualité de l'eau deviennent de plus en plus strictes, ce qui nécessite un traitement efficace des eaux usées. Grâce à ses avantages, tels qu'une faible consommation d'ozone, une réaction rapide et une pollution environnementale minimale, l'oxydation à l'ozone est largement utilisée dans le traitement des eaux usées. Des technologies d'oxydation combinée à l'ozone, telles que l'ozone-ultrasons et l'ozone-électrolyse, ont été développées. Cet article explique comment utiliser efficacement les technologies d'oxydation combinée à l'ozone dans le traitement des eaux usées, à titre indicatif uniquement.

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2. Mécanisme de la technologie d'oxydation de l'ozone

Du point de vue de ses propriétés physiques, l'ozone est instable. En pratique, lorsqu'il est présent dans l'air, il se décompose progressivement et continuellement en oxygène, dégageant une chaleur importante. Cependant, sa concentration doit être maintenue inférieure à 25 %, car des concentrations supérieures à 25 % peuvent provoquer des explosions. Cependant, sa concentration est généralement inférieure à 10 %, ce qui rend une explosion peu probable. Lorsque sa concentration est inférieure à 1 %, le processus de décomposition commence dans l'air à température et pression ambiantes, avec une demi-vie d'environ 16 heures. Lorsque l'ozone est présent dans l'eau à une concentration de 3 mg/l, sa demi-vie est de 15 à 30 minutes. Plus la température et le pH de l'eau sont élevés, plus la vitesse de décomposition est rapide. Par conséquent, en pratique, l'ozone est généralement produit et utilisé sur site. D'un point de vue chimique, l'ozone, en tant qu'allotrope de l'oxygène, est un gaz incolore ou bleu pâle. Il possède d'excellentes propriétés oxydantes et bactéricides, mais son instabilité empêche son stockage. L'ozone peut attaquer les atomes chargés négativement dans la matière organique, produisant des réactions électrophiles, et il peut attaquer les noyaux chargés positivement dans les molécules organiques, produisant des réactions nucléophiles. Dans les procédés de production industrielle, la décharge corona est couramment utilisée. Pendant le processus de décharge, l'oxygène est ionisé et se transforme en ions. Les ions oxygène, hautement réactifs, réagissent avec les molécules d'oxygène pour former de l'ozone. L'ozone subit une réaction d'oxydation en solution aqueuse. L'ozone, un oxydant puissant, est instable et l'oxygène libre (O₃) et ses produits de décomposition intermédiaires dans l'eau ont de fortes propriétés oxydantes, l'ozone peut oxyder rapidement et largement certains éléments et composés organiques dans les solutions aqueuses. Même à faibles concentrations, l’ozone peut rapidement achever le processus d’oxydation. Les conditions et le mécanisme de décomposition de l'ozone jouent un rôle déterminant dans son processus d'oxydation. L'ozone dans l'eau peut former des radicaux hydroxyles (HO⁻). Ces radicaux hydroxyles (HO⁻) ont un fort effet oxydant, offrant ainsi des avantages en termes de désinfection et de stérilisation, tout en décomposant les polluants présents dans l'eau. La technologie d'oxydation à l'ozone forme des acides à petites molécules, qui augmentent continuellement l'acidité de la solution aqueuse. Par conséquent, une base appropriée doit être ajoutée à la solution de traitement pour maintenir un pH adéquat, ce qui constitue la base d'un traitement efficace des eaux usées. 3. Application de la technologie d'oxydation à l'ozone dans le traitement des eaux usées

Actuellement, la technologie de co-oxydation à l’ozone est utilisée dans le traitement des eaux usées. Son utilisation peut améliorer l’efficacité du traitement des eaux usées et jeter les bases de la qualité de l’eau.

3.1 Technologie ozone-ultrasons

Les ultrasons peuvent dégrader les polluants organiques difficiles à dégrader présents dans l'eau. Par conséquent, l'utilisation de la technologie ozone-ultrasons peut jeter les bases d'un traitement efficace des eaux usées tout en réduisant les coûts d'exploitation. En 1976, Dahi a constaté que les ultrasons pouvaient améliorer l'efficacité de l'ozone dans le traitement des eaux usées. Tout en utilisant la technologie d'oxydation à l'ozone pour traiter les eaux usées biologiques, Dahi a utilisé simultanément des ultrasons de 20 kHz pour améliorer l'efficacité du traitement. Il a constaté que l'utilisation d'ultrasons de 20 kHz pouvait réduire de 50 % la dose d'ozone lors du traitement des effluents. Dans mon pays, le chercheur Zhao Chaocheng a utilisé la technologie ozone-ultrasons pour le traitement des eaux usées contenant du phénol. Ses recherches ont montré que l'utilisation de rayonnements ultrasonores pendant le processus d'oxydation peut accélérer la réaction. Comparée à l'utilisation des ultrasons ou de l'ozone seuls, la technologie ozone-ultrasons peut améliorer l'efficacité du traitement des eaux usées. Plus la puissance des ultrasons est élevée, plus la réaction est accélérée. Ces dernières années, des recherches approfondies ont montré que les ultrasons peuvent augmenter la fréquence d'utilisation de l'ozone. Comparée à la simple technologie d'oxydation à l'ozone, la technologie ozone-ultrasons peut accélérer et optimiser la dégradation des colorants. Lors de cette dégradation, l'ozone et les ultrasons réagissent ensemble pour former un grand nombre de radicaux libres oxydants puissants, renforçant ainsi l'effet de dégradation.

3.2 Technologie de traitement combinée ozone-électrolyse

En pratique, la technologie d'oxydation à l'ozone est largement utilisée dans l'industrie moderne pour le traitement des eaux usées en raison de ses avantages significatifs, tels que de fortes propriétés oxydantes et l'absence de pollution secondaire après la réaction. La technologie de micro-électrolyse, également appelée électrolyse interne, est largement utilisée dans le traitement des eaux usées bioréfractaires. Grâce à ses fondements théoriques solides, à son efficacité de traitement élevée, à son faible coût d'investissement et à sa praticité, l'électrolyse interne est de plus en plus reconnue. L'électrolyse interne génère du Fe₂+ et du Fe₃+ lors de son utilisation, tandis que l'oxydation à l'ozone génère un grand nombre de radicaux hydroxyles. La combinaison de l'oxydation à l'ozone et de l'électrolyse dans le traitement des eaux usées permet de combiner le Fe₂+ et le Fe₃+ avec des radicaux hydroxyles pour créer un autre excellent agent de traitement des eaux usées. La technologie de traitement combinée ozone-électrolyse combine la corrosion électrochimique, l'oxydation chimique, l'oxydation catalytique, la floculation et l'adsorption. Son utilisation dans le prétraitement des eaux usées de saponine de curcuma s'est avérée réduire la charge de traitement biochimique ultérieure et améliorer l'efficacité du traitement des eaux usées. Yan Haibo et al. ont utilisé la technologie combinée ozone-électrolyse dans le traitement des eaux usées de colorant, obtenant des améliorations et des perfectionnements significatifs.

3.3 Technologie d'ozonation catalytique

Ces dernières années, la technologie d’oxydation catalytique de l’ozone a gagné en application. Dans des conditions normales de température et de pression, l’oxydation de l’ozone seule est inefficace dans le traitement des eaux usées, c’est pourquoi l’ozonation catalytique peut être utilisée. L’augmentation du taux de production et de génération d’OH étant l’objectif principal de la recherche, les technologies d’oxydation catalytique se développent et mûrissent continuellement, telles que l’ozonation photocatalytique, l’ozonation catalysée par une base et l’oxydation catalytique hétérogène de l’ozone. L'ozonation photocatalytique utilise principalement la lumière ultraviolette (UV) comme source d'énergie et l'O₃ comme oxydant. Sous irradiation UV, l'ozone se décompose pour former des oxydants secondaires actifs qui oxydent la matière organique. L'oxydation photocatalytique peut être utilisée pour traiter les eaux usées organiques difficiles à dégrader, en modifiant la structure moléculaire de ces substances et en formant de nouvelles substances biodégradables, améliorant ainsi l'efficacité du traitement des eaux usées. L'ozonation catalysée par une base catalyse principalement la formation de radicaux OH, oxydant finalement la matière organique décomposée. L'oxydation catalytique hétérogène de l'ozone, une nouvelle technologie, vise principalement à décomposer l'O₃ pour former des radicaux libres actifs, améliorant ainsi l'efficacité de l'oxydation. 

4. Avantages de la technologie de co-oxydation à l'ozone dans le traitement des eaux usées

Actuellement, avec le développement continu de l'industrialisation et l'expansion de la production sociale, la pollution de l'eau devient de plus en plus grave. Cependant, avec l'amélioration continue de la qualité de vie, la demande en eau potable de qualité ne cesse de croître, ce qui nécessite un traitement efficace des eaux usées. La technologie de co-oxydation à l'ozone est actuellement largement utilisée dans le traitement des eaux usées pour garantir un traitement efficace. Son utilisation dans le traitement des eaux usées peut améliorer l'efficacité du traitement. Son utilisation seule peut donner des résultats limités en présence de substances difficiles à dégrader. Cependant, elle peut dégrader efficacement ces substances difficiles à dégrader, améliorant ainsi l'efficacité du traitement et, par conséquent, la qualité de l'eau consommée quotidiennement. Son utilisation dans le traitement des eaux usées permet de réduire les coûts tout en améliorant l'efficacité du traitement. Par conséquent, son application dans le traitement des eaux usées présente des avantages économiques et sociaux importants, ce qui explique son utilisation croissante. Enfin, l’utilisation de la technologie d’oxydation à l’ozone dans le traitement des eaux usées peut protéger l’environnement, réduire la pollution de l’eau, améliorer la qualité de l’eau et fournir de meilleures ressources en eau pour la production et l’utilisation quotidienne, favorisant ainsi le développement social et le progrès.

5. Conclusion

En résumé, la technologie d'oxydation à l'ozone joue un rôle essentiel dans le traitement des eaux usées. Son utilisation rationnelle est donc essentielle pour améliorer l'efficacité du traitement. Son utilisation permet de décomposer efficacement les impuretés et d'atténuer la couleur de l'eau, garantissant ainsi un traitement efficace des eaux usées. De plus, son utilisation contribue à la protection de l'environnement, ce qui explique son utilisation croissante.