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臭氧技術在中國的發展與運用

2018年06月26日15:35 | 來源:人民網-科技頻道
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臭氧,一個陌生又熟悉的詞匯。許多人第一次知道臭氧是源自20世紀90年代興起的“南極上存在空臭氧空洞”的環保話題,並借此了解到臭氧層在保護地球生態圈上發揮著重要作用。而在日常生活中,人們最常能接觸臭氧的渠道,來源於諸如餐具消毒櫃等小家電。在醫療、水處理、化工等諸多領域,正確利用臭氧有許多益處。但不可否認的是,錯誤的使用方式、劑量同樣會危害人體健康。

合理使用臭氧,需要在理論和實際應用上做大量研究和實踐。我國在這一領域開展相關工作的時間較晚,為滿足市場不斷更新的需求,多年來許多專家學者、產業工人都在各自的領域貢獻力量,為我國臭氧理論和應用發展做出了巨大貢獻。

新中國建立后,為生產需求的推動下,一批院校和科研單位開始著手臭氧領域的研究,告別了舊中國時代僅僅採購舶來品滿足生產的局限。六十年代中后期,遼寧本溪輕化工研究所開始對臭氧發生技術和應用於腐植酸生產的研究。同一時期,上海輕工研究設計院對臭氧發生器及應用於洋茉莉醛生產,取代重鉻酸鉀氧化劑,降低環境的污染,並在上海香料二廠投產。這些都開創了我國對臭氧發生技術和設備制造技術研究的先河。

時間進入70年代,上海華東化工學院為解決將興建的上海石油化工總廠的廢水處理問題,在上海市環保辦、科委的支持下成立上海市臭氧協作組,開展臭氧發生技術與應用的研究並積累了大量經驗。到1974年,在二機部二院、石油部煉油設計院合作研制下,成功研發出變壓吸附無熱再生干燥器,實現了設備制造國產化。隨后,北京環保所研發的臭氧生成設備在北京玉淵潭環保廠投產並應用於包頭自來水廠飲用水處理等。

以上三單位對臭氧發生技術和設備制造技術的開拓性研究,堪稱中國臭氧技術發展的基石,取得的技術成果相繼在一些生產企業採用,並在上海、泰興建立了中國第一批專業生產臭氧發生器的企業。在其后的二十多年中,國內化工、香料、飲用水處理及廢水處理所需求的國產大產量臭氧發生器,基本依靠上海、泰興兩家環保設備廠來提供產品,為中國臭氧行業的發展作出了較大的貢獻。

改革開放后,臭氧在生產領域的應用已經相當廣泛,涵蓋了水處理、醫療、食品保鮮等行業。80年代初,臭氧發生器被應用於廣州白雲賓館、南京煉油廠、上海周家渡自來水廠,是國內最早的應用臭氧處理飲用水案例。同一時期,臭氧應用於醫院手術室消毒滅菌也全面鋪開,新華醫院、上海和平保健院、福建永發鐵路醫院、南昌傳染病醫院、福州中醫二院福州婦幼保健院等全國幾十家醫院率先實現了臭氧殺菌處理。

臭氧應用除了日常生產,在一些特殊時期,也通過科研人員的努力,也扮演了重要的角色。2003“非典”肆虐期間,北京工業大學在“BSL-3實驗室”利用臭氧進行了滅活SARS病毒實驗,對綠猴腎細胞接種的SARS病毒綜合滅活率為99.22%,成為世界首例利用臭氧滅活SARS病毒的實驗並取得成功。隨后,國家環保總局出台了《SARS病毒污染的污水應急處理技術方案》,臭氧是其推薦的消毒劑之一,為抗擊“非典”做出了重要貢獻。

現階段,隨著國內臭氧相關領域的理論研究日趨成熟,一些配套生產應用技術也在不斷發展。然而隨著環保壓力日趨嚴峻,在應對空氣治理、水處理等與自然環境保護息息相關的產業上,對臭氧工藝的應用提出了許多新的需求。開發更多新技術並降低使用成本,成功將實驗室成果引入工業生產,成為擺放在臭氧相關科研、生產團隊前的迫切需要。

以飲用水處理為例,國內現行遵循的是2006年頒布的《生活飲用水衛生標准》(GB5749-2006)屬強制性國家標准。新標准中的飲用水水質指標由原標准的35項增至106項。大量上了年紀的老水廠處理工藝均參照建設年代的水質標准設計,已難以達到新的水質標准,急需升級改造。要完全去除水中的污染物,除強化常規處理外,還需增加臭氧預處理工藝和臭氧活性炭深度處理工藝。目前,臭氧活性炭工藝在我國新建的市政給水廠獲得廣泛應用,是已被証明的符合新生活飲用水標准的主流工藝。

目前飲用水處理中採用的消毒技術主要有液氯、二氧化氯、紫外線和臭氧,臭氧殺菌消毒效果最好且沒有二次污染。氯消毒技術採用最廣泛,但氯消毒會產生“三致”物質,並且難以殺滅抗氯性的“兩虫”,單純的氯消毒已不能達到處理效果,需尋找氯消毒的替代技術。臭氧與紫外線設備投資費用高,並且不能維持管網持續的消毒能力。

在還沒有發現既有氯的持續消毒能力又有臭氧的強消毒能力的藥劑前,氯與臭氧的組合應用成為一種很好的選擇。在水集中處理段採用臭氧降解有機物和消毒,提高殺菌消毒能力的同時又沒有二次污染,在供水線路上採用添加少量氯,減少氯使用量,降低副作用的同時保持了持續消毒能力。如何在“最后一公裡”即供水管網進入居民區、水箱、樓房管道后還能保証符合飲用水品質標准,除了定期清潔管路,目前還期盼能依靠臭氧高線無毒的特性,實現低成本、便捷的淨化應用。

同樣的,在醫療、化工、食品保鮮等學科應用上,新的市場需求,也呼喚臭氧應用的再升級。近期國內多名專家學者通過訪談錄制、演播室對話、撰文刊發等方式,對臭氧進行科普,勢必將公眾視線再一次聚集到臭氧領域,群策群力為我國相關環保事業繼續貢獻新力。

(責編:劉婧婷(實習生)、熊旭)

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