污水處理廠臭氧應(yīng)用思考與研究

梁德俊

摘 要：臭氧由于其氧化性強(qiáng)，尾氣易處理，易制作等特點(diǎn)正在被廣泛的應(yīng)用于污水處理廠中。通過(guò)對(duì)臭氧脫色、除臭、去除COD工藝的研究，得出臭氧在污水處理廠應(yīng)用的特點(diǎn)，為研究污水處理廠水處理工藝提供參考。

關(guān)鍵詞：污水處理廠;臭氧;脫色;除臭;去除COD

1 臭氧在污水處理工藝中的作用

臭氧在污水處理中的主要工藝作用為對(duì)污水的預(yù)氧化、后氧化和臭氧消毒[1]。在預(yù)臭氧接觸池中，臭氧與污水發(fā)生氧化反應(yīng)，可去除污水中的臭味，降低色度，去除鐵、錳離子，使污水中的膠體脫穩(wěn)，將大分子有機(jī)物氧化分解為小分子有機(jī)物。在后臭氧接觸池中，臭氧與污水發(fā)生氧化反應(yīng)，可氧化有機(jī)物，去除COD，殺死病毒和細(xì)菌。

2 污水處理廠臭氧應(yīng)用方向

2.1 脫色

臭氧由于其強(qiáng)氧化性，在水中可與芳烴化合物等有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，分解烴、醛等有機(jī)物，使污水色度降低[2]。在臭氧投加量為5mg/L，反應(yīng)時(shí)間5min，出水色度3度以下時(shí)，脫色率高達(dá)65%-75% [3]。目前污水處理廠普遍采用臭氧活性炭發(fā)（O3/GAC）對(duì)微污染水進(jìn)行脫色處理。該工藝屬于預(yù)臭氧投加，即在活性炭濾池前設(shè)置臭氧接觸池，使臭氧與污水接觸并發(fā)生氧化反應(yīng)，將水中大分子有機(jī)物氧化并分解為小分子有機(jī)物，打破了可散發(fā)臭味的有機(jī)物的組織結(jié)構(gòu)。提高了有機(jī)物的可生化性，并提高了活性炭去除有機(jī)物的能力，同時(shí)能將水中溶解的膠體有機(jī)物絮凝，以便于在后續(xù)工藝中沉淀過(guò)濾[4]。

2.2 除臭

在污水處理工藝過(guò)程中，異味主要由碳、氮和硫元素組成的物質(zhì)散發(fā)。其中含有異味的無(wú)機(jī)化合物有氨氣、硫化氫等，有機(jī)化合物有低分子脂肪酸、醛類、胺類等。其中以有機(jī)化合物為散發(fā)異味的主體。臭氧由于其強(qiáng)氧化性，能與有機(jī)化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氧化有機(jī)化合物中的活性基團(tuán)，從而消除異味。此外，由于污水處理廠臭氧制備時(shí)，在臭氧中夾雜有大量氧氣（空氣源制備夾雜大量空氣），可以對(duì)污水形成富氧環(huán)境，阻止臭味再生。臭氧與有機(jī)化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的條件在污水處理工藝中非常容易達(dá)到，所以臭氧非常適合作為除臭工藝的一環(huán)被應(yīng)用。

2.3 去除COD

在污水組分復(fù)雜、難生物降解且可溶性COD較高時(shí)，普通的生物法和物理法去除COD難度會(huì)增加，導(dǎo)致該部分COD無(wú)法得到有效降解。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)污水廠提標(biāo)改造工程，在工藝末端增設(shè)后臭氧接觸池，投加臭氧，不但能起到消毒作用，而且能使有機(jī)物氧化分解，起到降低COD的作用。根據(jù)江蘇省某污水處理廠通過(guò)投加臭氧對(duì)污水中COD變化的試驗(yàn)，分析后發(fā)現(xiàn)污水中COD濃度隨著臭氧投加量的增加呈明顯下降趨勢(shì)，且會(huì)在某一濃度、某一時(shí)間趨于穩(wěn)定[4]。

根據(jù)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》，去除1mg/L COD需要 4 mg/L 臭氧。

3 污水處理廠臭氧制備、投加系統(tǒng)

3.1 臭氧發(fā)生系統(tǒng)分類

由于場(chǎng)地、臭氧制備材料購(gòu)買難易度、用電量等原因，臭氧的制備方式不同。使用臭氧發(fā)生器制備臭氧，原理為將氧氣通過(guò)高壓交流電極之間的放電電場(chǎng)，在高速電子流的轟擊下，將氧分子離解為氧原子，氧原子迅速與氧分子反應(yīng)，生成臭氧?，F(xiàn)污水處理廠生產(chǎn)制備臭氧工藝由氣源不同分為：氧氣源制備臭氧，富氧源制備臭氧和空氣源制備臭氧三種方式。氧氣源制備臭氧方式為：建設(shè)供氧站，購(gòu)買液氧，在供氧站將液氧加熱氣化為氧氣，通過(guò)氧氣管道注入臭氧發(fā)生器生成臭氧。該方式適用于液氧方便購(gòu)買且場(chǎng)地較大的污水廠。富氧源制備氧氣的方式為：空氣通過(guò)VPSA制氧系統(tǒng)提煉氧氣，使露點(diǎn)達(dá)到-60℃以下，氧氣濃度達(dá)到90%，經(jīng)過(guò)除塵過(guò)濾進(jìn)入臭氧發(fā)生器生成臭氧。該工藝適用于液氧采購(gòu)不方便的大規(guī)模污水處理廠?？諝庠粗苽涑粞醴绞綖椋和ㄟ^(guò)空壓機(jī)，經(jīng)過(guò)除塵過(guò)濾，直接將空氣壓入臭氧發(fā)生器生成臭氧。該工藝適用于液氧采購(gòu)不方便的小規(guī)模污水處理廠。

3.2 臭氧投加系統(tǒng)分類

臭氧在污水處理廠投加方式分為射流和曝氣兩種。預(yù)臭氧接觸池一般采用射流器投加。后臭氧接觸池由于需要保證臭氧與水充分混合，池深需大于6m，故采用曝氣頭進(jìn)行投加。

4 臭氧尾氣處理

臭氧作為溫室氣體之一，在近地附近濃度過(guò)高會(huì)加重溫室效應(yīng)。對(duì)人體而言，空氣中臭氧濃度達(dá)到0.012ppm即會(huì)造成不適，更高濃度臭氧會(huì)造成呼吸道疾病、神經(jīng)中毒以及破壞人體免疫機(jī)能等。因此，在臭氧接觸池末端需設(shè)計(jì)跌水，將溶解在水體內(nèi)的臭氧釋放，并收集入臭氧尾氣破壞裝置進(jìn)行高溫分解成為氧氣，最后排放入大氣中。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)污水處理出水標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，全國(guó)各地各大污水廠針對(duì)越來(lái)越嚴(yán)格的排放要求進(jìn)行升級(jí)改造，各地針對(duì)改善水環(huán)境質(zhì)量同時(shí)新建小型污水廠。本文通過(guò)對(duì)臭氧在污水處理廠中的應(yīng)用進(jìn)行探討，希望能夠?qū)ξ鬯幚韽S的深度處理工藝設(shè)計(jì)、提標(biāo)改造、水廠建設(shè)及運(yùn)營(yíng)提供具有參考價(jià)值的意見(jiàn)，加快環(huán)境污染治理的步伐。

參考文獻(xiàn)

[1]尹軍，水中有機(jī)物臭氧化去除反應(yīng)機(jī)理[J]。環(huán)境科學(xué)研究。2010（6）：52-60。

[2]張?jiān)戚x，陸杰等，臭氧氧化工藝在廢水脫色中的應(yīng)用[J]。水處理技術(shù)。2012，38（11）：120-122。

[3]黃深，城市污水廠二級(jí)處理出水臭氧深度處理研究。清華大學(xué)。2008。

[4]董艷紅，王立軍，閆鈺等，臭氧/生物活性炭工藝深度處理微污染原水中試[J]，中國(guó)給水排水，2013（9）：45-48。

[5]施祖輝，臭氧工藝處理不可降解可溶性COD的應(yīng)用[J]，城市道橋與防洪，2013（4）：121。