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应用领域

APPLICATIONS

臭氧在污水处理中的应用

一、臭氧在污水处理中的应用背景和现状

近年来,随着工业的发展,在水处理及水污染的治理方面出现了新的问题。由于工业废水中出现了一些生物难降解的或有毒的有机污染物(如农药,合成洗涤剂和某些染料等);同时,为了保护环境和水资源以及能够处理过的污染水得到回用,环境保护和相关部门制订了严格的标准和法律。在许多情况下,工业废水必需经过三级深度处理才能满足水污染治理和废水回用的要求。

臭氧作为有效的废水深度处理手段之一,具有氧化能力强,反应速度快,使用方便(包括臭氧的制造,输出和投配等),不产生二次污染等一系列优点而受到人们的重视。

污水处理包括城市生活污水、工业污水与医疗污水的处理,主要目的为杀菌消毒、去除污染物质并脱色除味以达到排放标准。近几年由于水资源匮乏,行业主管部门制定了工业、生活污水回用的法规,提高了处理标准。美国在本世纪七十年代初开始利用臭氧处理生活污水,其主要目的为消毒并降低生物耗氧量(BOD)和化学耗氧量(COD),去除亚硝酸盐、悬浮固体及脱色,已达到全面生产应用的水平。日本则在缺水地区进行污水臭氧处理后,作为非食用水(即中水)循环使用,北京、上海、山东等大城市也正在推广使用当中。工业污水臭氧用来对电镀含氰污水氧化、纺织印染污水脱色、精炼污水去除酚、烷类物质等。

 

二、臭氧应用的机理

臭氧是强烈的氧化剂,它能氧化多种有机物和无机物,清除对臭氧的高度氧化活性很敏感的毒物,如酚类、苯环类、氰化物、硫化物、亚硝酸盐、铁、锰、有机氮化合物等;由于对各种有机物的作用范围较广,可以去除其他方法不易去除的COD和TOC,属于“最有效武器”。有很强的氧化漂白作用,可以明显降低水的色度;在应用实例中,臭氧既可以杀灭水中的藻类,又起阻垢和缓蚀作用;属“环保剂处理后”绝不使的水产生臭和味,不增加可溶性固体,不产生二次污染。

 

三、臭氧消毒方法的优越性

1.臭氧是优良的氧化剂 ,可以杀灭抗氯性强的病毒和芽孢;
2.臭氧消毒受污水PH 值及温度影响较小;
3.臭氧去除污水中的色、嗅、味和酚氯等污染物,增加水中的溶解氧,改善水质;
4.臭氧可以分解难生物降解的有机物和三致物质,提高污水的可生化性;
5.臭氧在水中易分解,不会因残留造成二次污染。

 

四、臭氧在污水处理过程中的具体应用

1.工业有机废水和含氰废水--臭氧是强氧化剂,可将有毒污染物转变为无毒物。它处理废水氧化能力强,可分解一般氧化剂难于破坏的有机物,而且反应安全,时间短。剩余的臭氧,可转化为氧,不但无害,而且有益。可用于消毒、除臭除味、除色、除铁锰、除酚、除氰、除洗涤剂、除油等方面。
    2.对于重油裂解废水,当PH≈11.4时,去氰效率达79.3%;对于电镀废水,含氰浓度为32.5%mg/L,时,去氰率达98.9%;对于腈纶废水,含丙烯腈102mg/1时,采用臭氧处理可完全去除丙烯腈。
  3.臭氧能分解烃、醛、氰、酚、磷、硫、氮氧化物、硝酸盐等有机物,能去除铁、锰、镁等金属离子。

4.含酚废水--包括苯酚、苯三酚、甲酚、二甲酚等。酚可使蛋白质变性,损害肝、肾、神经系统。含酚废水来源于:煤气、焦化、石油精炼、化工、制药、农药、纺织橡胶、染料、木材加工等。
  5.含硫废水--硫化物有恶臭、有毒性腐蚀性,使水中生物致死、降低PH值、溶氧指标。含硫废水来源于:石油、化工、焦化、造纸、皮毛、皮革、牲畜屠宰、纺织染料、化学纤维等行业。
  6.含氰废水--氰化钾、氰化钠具强毒性,臭氧能把它们氧化成毒性较小的氰酸盐。含氰废水来源于:电镀、炼焦、煤气、冶金、采矿、皮草、橡胶、化学纤维有机玻璃等。

7.含油废水--包括含有脂肪酸、皇类、蜡类及可被溶剂提取的物料,含油废水来源于:石油、化工、机械、交通运输、焦化、轧钢、煤气、食品、饮食、皮革、皮毛、洗毛、日用化工等。
  8.含铁、锰离子废水--过量的铁、锰离子对人体的心血管、皮肤造成一定危害。含铁、锰离子废水来源于:矿冶、机械、化工、电子、仪表等行业。

 

五、臭氧在污水处理中应用的注意事项

1. 水质影响:主要是水中含COD、NO2-N、悬浮固体、色度对臭氧消毒的影响。

2. 臭氧投加量和剩余臭氧量:剩余臭氧量象余氯一样在消毒中起着重要的作用,在饮用水消毒时要求剩余臭氧浓度为0.4mg/L, 此时饮用水中大肠菌可满足水质标准要求. 在污水消毒时, 剩余臭氧只能存在很短时间, 如在二级出水臭氧消毒时臭氧存留时间只有3-5min 。所测得的剩余臭氧除少量的游离臭氧外,还包括臭氧化物、过氧化物和其他氧化剂。在水质好时游离的臭氧含量多,消毒效果最好。

3. 接触时间:臭氧消毒所需要的接触时间是很短的,但这一过程也受水质因素的影响,另外研究发现在臭氧接触以后的停留时间内,消毒作用仍在继续,在最初停留时间10min 内臭氧有持续消毒作用,30min后就不在产生持续消毒作用。

4. 臭氧与污水的接触方式对消毒效果也会产生影响,如采用鼓泡法,则气泡分散的愈小,臭氧的利用率愈高,消毒效果愈好。气泡大小取决于扩散孔径尺寸, 水的压力和表面张力等因素, 机械混合器、反向螺旋固定混合器和水射器均有很好的水气混合效果,完全可用于污水臭氧消毒。

 

六、污水臭氧处理工艺

1.流程 采用臭氧消毒的污水,预处理是十分重要的,往往由于预处理程度不够而影响臭氧消毒的效果,污水处理程度要经过技术经济比较确定。污水消毒最好是经过二级处理后再用臭氧消毒。这样可以减少臭氧的投加量,降低设备投资费用和运行费用。

2.臭氧消毒工艺设计及设备选择 污水臭氧消毒工艺设计,包括预处理工艺设计、臭氧消毒接触系统设计及臭氧发生器配套设备的选择等。预处理工艺指臭氧消毒之前对污水进行一级处理或二级处理过程。

臭氧发生器选择:根据污水水质及处理工艺确定臭氧投加量,根据臭氧投加量和小时处理消毒水量确定臭氧使用量,按小时使用臭氧量选择臭氧发生器台数及型号。

计算公式如下:G=q*g

式中G ----- 每小时使用的臭氧量(g/h )

q ----- 每小时最大污水处理量(m 3 /h )

g----- 臭氧投加量(g/m 3 污水)

通常每去除1mg/L的COD需要消耗4mg/L的臭氧

 

七、臭氧处理系统的安全与保护

1.系统设备管道防腐处理

臭氧气体具有很强的腐蚀性,在潮湿情况下腐蚀性最强。因此,臭氧发生设备输送臭氧的管道阀门及接触反应设备均采取防腐措施。如使用碳钢材料必须涂防腐涂层。最好使用不锈钢管,玻璃钢管,ABS、PVC、PP-R 塑料管等。接触池在使用钢筋混凝土材料时应加防腐涂层。一般橡胶不耐臭氧氧化,所以臭氧发生设备间的电线,电缆等均不能使用橡胶包裹的电线,应使用塑料电线。

2.设置通风排气设备

臭氧具有毒性,空气中臭氧浓度达到0.1mg/m3 时就对人的眼睛、鼻、喉及呼吸道产生刺激作用在0.01-0.02mg /m3 时可闻到臭味;因此在臭氧设备间应设置通风设备,万一发生泄漏可及时排出臭氧。臭氧比空气重,通风机应安装在靠近地面处。

3.臭氧输送管道及臭氧设备必须密闭,防止泄漏。 在设备运行之前应检查是否漏气,运行中一旦发生泄漏应立即关掉臭氧发生器电源,打开排风扇排出臭氧,再进行检修。

4.臭氧发生器为高压放电设备,应设置接地装置,接地电阻应小于4 欧姆。操作应严格按照设备使用说明书及有关电器使用要求进行。

5.必须设置尾气处理或尾气回收装置,反应后排出的臭氧尾气必须经过分解破坏或回收利用,达到排放标准,否则将污染大气。

 

八、臭氧消毒设备的布置要点

1.臭氧污水处理站设置空压机房、臭氧发生器设备间和操作间。空压机房安放空压机,空压机应防震和防止噪音。臭氧发生器间留有设备检修空间。

2.臭氧接触塔在寒冷地区应设在室内,尾气处理后经排气管排出室外。

3.根据处理工艺要求,泵应尽量靠近处理设备。

4.应绝对防止臭氧接触塔内的污水通过臭氧管道回流到臭氧发生器。

5.设备间内应有排水道,以备空压机排水,寒冷地区应有供暖设备。