臭氧技術(shù)在給排水污水治理中的應(yīng)用分析

張揚(yáng)琳

（皖創(chuàng)環(huán)保股份有限公司，安徽 宿州 234000）

傳統(tǒng)的水凈化消毒方法主要依賴(lài)于氯氣，然而長(zhǎng)期使用氯氣會(huì)導(dǎo)致水中的鹵化反應(yīng)，對(duì)人體有害。為了解決這一問(wèn)題，臭氧技術(shù)逐漸受到關(guān)注。與氯氣相比，臭氧具有諸多優(yōu)勢(shì)，可以避免氯氣的危害，并具有較高的應(yīng)用價(jià)值。排水的規(guī)劃設(shè)計(jì)直接影響了城市未來(lái)發(fā)展前景，如何有效處理給排水污水，是推進(jìn)城鎮(zhèn)化水資源管理保護(hù)工作的重點(diǎn)[1]。相關(guān)學(xué)者已對(duì)此方面問(wèn)題展開(kāi)了研究，有研究提出針對(duì)常規(guī)的混凝反應(yīng)污水處理模式進(jìn)行改進(jìn)，在反應(yīng)過(guò)程中添加磁粉，依托于磁加載多效澄清技術(shù)實(shí)現(xiàn)污水混凝效果的增強(qiáng)，再應(yīng)用該方法處理給排水污水，用來(lái)提高出水水質(zhì)。但是，該治理技術(shù)的應(yīng)用穩(wěn)定性較差。有研究以活性炭為基礎(chǔ)，提出活性炭吸附與光催化氧化相結(jié)合的污水治理工藝。考慮活性炭的吸附體積和待處理污水面積，計(jì)算出具體的治理參數(shù)，實(shí)施該治理技術(shù)去除水體中的污染物。應(yīng)用結(jié)果表明，該技術(shù)的污染治理效果較差。有研究利用高密度碳棒和碳鋼，外加恒壓電位儀，制作出一種電位誘導(dǎo)沉積防垢裝置，再根據(jù)當(dāng)前污水中含油量、懸浮物含量，確定合理的電位誘導(dǎo)防垢裝置電極數(shù)量，實(shí)現(xiàn)給排水污水的有效處理?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該方法的污水治理成本較高[2]。

本文將重點(diǎn)分析臭氧技術(shù)在給排水污水治理中的應(yīng)用，探討其原理、效果及優(yōu)勢(shì)，以期為相關(guān)領(lǐng)域提供參考。

1 排水處理系統(tǒng)臭氧生產(chǎn)方法

在給排水處理系統(tǒng)中，臭氧處理是一種有效的技術(shù)手段。為了實(shí)現(xiàn)臭氧的生產(chǎn)，通常采用無(wú)聲放電法。這種方法需要利用臭氧發(fā)生器，該設(shè)備包含高壓交流電、空氣到氧氣轉(zhuǎn)化器、兩個(gè)電極和誘電體等關(guān)鍵部分。電極1 與電極2 平行設(shè)置，并在高壓交流電的作用下形成電場(chǎng)[3]。當(dāng)輸入的干燥空氣經(jīng)過(guò)這個(gè)電場(chǎng)時(shí)，氧分子受到電場(chǎng)的影響，轉(zhuǎn)化為氧原子。這些氧原子與其他氧分子結(jié)合，最終產(chǎn)生臭氧。通過(guò)這種方式，臭氧發(fā)生器能夠連續(xù)地生產(chǎn)臭氧，為給排水處理系統(tǒng)提供足夠的臭氧量。

2 臭氧對(duì)人體的影響

臭氧具有較強(qiáng)的氧化性，因此有一定的殺菌效果，除了可以殺死繁殖的細(xì)菌，還可以達(dá)到除臭的目的，因?yàn)槌舻膹?qiáng)氧化性，同時(shí)對(duì)人體健康也會(huì)產(chǎn)生危害。臭氧大量吸入體內(nèi)以后，會(huì)對(duì)人體的細(xì)胞、組織產(chǎn)生損傷，甚至有可能引起癌變。同時(shí)臭氧對(duì)眼睛、呼吸道都會(huì)有一定的刺激作用，從而會(huì)影響人的視力，會(huì)導(dǎo)致肺功能的損傷和肺組織的損傷，尤其對(duì)于有肺部疾病的人，臭氧的危害更為明顯，所以要合理的對(duì)待臭氧。臭氧在污水處理中具有良好的效果，但同時(shí)需要注意控制其濃度。在有人類(lèi)活動(dòng)的環(huán)境中，臭氧濃度不應(yīng)超過(guò)0.01-0.02ppm，以防對(duì)人體造成中毒風(fēng)險(xiǎn)。臭氧作為強(qiáng)氧化劑，能夠有效去除污水中的有害物質(zhì)，提高水質(zhì)。然而，如果臭氧濃度過(guò)高，會(huì)帶來(lái)危害。當(dāng)人體暴露在高濃度的臭氧環(huán)境中，會(huì)刺激眼睛、鼻子和喉嚨，引起咳嗽、胸悶等癥狀。長(zhǎng)期接觸高濃度臭氧還可能對(duì)肺部組織造成損害，增加患上慢性呼吸道疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

3 臭氧在給排水系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用

對(duì)現(xiàn)有的給排水污水處理模式進(jìn)行深入分析后不難發(fā)現(xiàn)，有機(jī)物降解是當(dāng)前污水治理領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)。為了更有效地應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)并改善水質(zhì)，提出了一種基于臭氧氧化工藝的新治理模式[4]。臭氧技術(shù)因其強(qiáng)大的氧化能力在污水處理中顯示出巨大潛力，它能迅速分解多種有機(jī)污染物，從而顯著提高污水治理的效率和質(zhì)量。在這一新模式下，設(shè)計(jì)了一套完整的污水治理工藝流程，詳見(jiàn)圖1。

該流程首先通過(guò)預(yù)處理步驟去除污水中的大顆粒雜質(zhì)，然后進(jìn)入臭氧氧化反應(yīng)單元，在這里，污水中的有害有機(jī)物在臭氧的作用下被分解為無(wú)害或低毒性的小分子。接下來(lái)，經(jīng)過(guò)氧化處理的污水進(jìn)入后續(xù)處理單元進(jìn)行深度凈化，包括去除殘余的臭氧和微量污染物，最后通過(guò)出水檢測(cè)確保處理后的水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

在臭氧污水處理過(guò)程中，分解過(guò)程可以通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行定量描述，從而更好地理解反應(yīng)機(jī)制并優(yōu)化處理?xiàng)l件。當(dāng)向給排水污水中加入臭氧進(jìn)行分解時(shí)，假設(shè)臭氧的質(zhì)量濃度保持為一個(gè)恒定的值，估算污水內(nèi)殘留有機(jī)物的量。為了達(dá)到預(yù)期的污水治理效果，確保臭氧接觸池中具備足夠的臭氧量是至關(guān)重要的。臭氧量的不足將直接影響有機(jī)物的分解效率和水質(zhì)改善的程度。為了準(zhǔn)確估算所需臭氧量，實(shí)現(xiàn)給排水污水臭氧治理需要結(jié)合目標(biāo)市場(chǎng)份額和最小費(fèi)用原則。在確定目標(biāo)市場(chǎng)份額時(shí)，需要對(duì)比臭氧污水處理能力和控制單元產(chǎn)排污能力。通過(guò)合理的匹配，可以確保臭氧技術(shù)在給排水污水治理中的有效應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)給排水污水臭氧治理的最佳效果，還需要定義阻抗公式。臭氧可以用于預(yù)處理階段，通過(guò)氧化作用去除污水中的有機(jī)物和氨氮等污染物，為后續(xù)處理創(chuàng)造有利條件[5]。臭氧可以用于深度處理階段，對(duì)難以降解的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，提高出水水質(zhì)。污水傳輸路徑的總費(fèi)用包括了污水處理和污水輸送兩個(gè)方面的費(fèi)用。通過(guò)合理選擇節(jié)點(diǎn)和路徑，可以降低總阻抗，從而降低污水傳輸?shù)目偝杀?。通過(guò)調(diào)整節(jié)點(diǎn)間的連接關(guān)系，可以?xún)?yōu)化污水傳輸路徑，降低總阻抗，進(jìn)一步降低總處理費(fèi)用。

4 應(yīng)用實(shí)例分析

4.1 區(qū)域概況

本研究以某城鎮(zhèn)為研究對(duì)象，該城鎮(zhèn)擁有20 萬(wàn)人口，人均可支配收入為30520 元。隨著城鎮(zhèn)的發(fā)展，污水排放量逐年增長(zhǎng)，而現(xiàn)有的污水處理設(shè)施僅有2座。為了有效應(yīng)對(duì)污水治理的挑戰(zhàn)，本研究探討了臭氧技術(shù)在給排水污水治理中的應(yīng)用。臭氧技術(shù)作為一種強(qiáng)氧化劑，能夠有效去除污水中的有害物質(zhì)，提高水質(zhì)。通過(guò)結(jié)合該城鎮(zhèn)的具體情況，本研究旨在為臭氧技術(shù)在給排水污水治理中的實(shí)際應(yīng)用提供有益的參考和指導(dǎo)。

4.2 布置臭氧制備間

在兩處污水處理廠(chǎng)內(nèi)進(jìn)行臭氧制備間的布置，是臭氧技術(shù)在給排水污水治理中的重要環(huán)節(jié)。為了確保臭氧制備間的合理布置，需要綜合考慮多個(gè)因素，包括臭氧發(fā)生器、冷卻水循環(huán)泵的數(shù)量和規(guī)格、平均投加量、安裝和檢修空間以及防腐蝕措施等。根據(jù)提供的數(shù)據(jù)，臭氧發(fā)生器有5 臺(tái)，每臺(tái)流量為150kg/h，功率為1395kW，揚(yáng)程為250kPa。平均投加量為150kg/h。這些設(shè)備需要合理布置在制備間內(nèi)，確保氣流順暢，提高臭氧制備效率。同時(shí)，為了方便設(shè)備的安裝和檢修，需要預(yù)留足夠的空間。冷卻水循環(huán)泵也是制備間內(nèi)的重要設(shè)備之一，共有5 臺(tái)，流量為310m3/h。這些循環(huán)泵的作用是冷卻臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的熱量，確保設(shè)備正常運(yùn)行。在布置時(shí)，需要合理安排循環(huán)泵的位置，確保冷卻水循環(huán)流暢。

4.3 污水治理效果分析

為了評(píng)估臭氧技術(shù)治理方案的性能，在同一廠(chǎng)內(nèi)安裝了其他設(shè)備進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。在測(cè)試周期內(nèi)，待處理的污水分為三部分，分別為未經(jīng)處理的污水、經(jīng)過(guò)其他設(shè)備處理的污水和經(jīng)過(guò)臭氧技術(shù)處理的污水。本文提出的污水治理方法應(yīng)用后，相比其他兩種治理方法，明顯具有更好的COD 去除效果，這說(shuō)明了所提污水治理方法的高應(yīng)用性。通過(guò)對(duì)比不同處理方法的治理效果，可以發(fā)現(xiàn)臭氧技術(shù)具有更好的COD 去除效果。為了更直觀地比較不同處理方法的治理效果，繪制了圖2 的對(duì)比圖像。該圖像顯示了不同處理方法對(duì)COD和NH3-N的去除效果。從圖中可以清晰地看出，臭氧技術(shù)在去除COD 和NH3-N方面具有最佳的治理效果。

5 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用臭氧技術(shù)后，出水平均COD 含量和NH3-N含量分別為14mg/L-1和3mg/L-1，較好地實(shí)現(xiàn)了最初研究目標(biāo)。這一結(jié)果表明，臭氧技術(shù)能夠有效地去除污水中的有機(jī)物和氨氮等污染物，顯著提升出水水質(zhì)，滿(mǎn)足環(huán)保和排放標(biāo)準(zhǔn)要求。臭氧技術(shù)在給排水污水治理中的應(yīng)用具有廣闊的前景和重要的實(shí)際意義。相信，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，臭氧技術(shù)將在未來(lái)的污水治理領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為保障人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境做出更大的貢獻(xiàn)。