智能高效污水處理裝置研究
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關鍵詞：污水處理裝置；臭氧氧化；疊螺脫水；生物過濾
本論文主要介紹一種用于處理密閉或半密閉及污水量晝夜波動大的特殊行業(yè)的污水的智能高效污水處理裝置，即集臭氧氧化[1]、生物過濾、疊螺脫水[2]為一體。該裝置要針對污水水量晝夜波動大的廁所污水，其研發(fā)時充分考慮臭氧預氧化、疊螺脫水及臭氧-活性炭過濾工藝的優(yōu)缺點，將三者組合使用，揚長避短，充分發(fā)揮彼此的優(yōu)勢、克服各自的局限性。
2主要研究內(nèi)容
通過多次研討、分析，本裝置研發(fā)的具體的技術路線。具體研究內(nèi)容主要如下：
2.1關于臭氧預氧化工藝的研究
由于常規(guī)的污水處理工藝一般先利用調(diào)節(jié)池對污水進行均質(zhì)均量，再除去有機物。但這會造成污水的臭味和色度沒有得到第一時間的改善。臭氧氧化工藝具有脫除污水臭味、色度、殺菌消毒、氧化有機污染物與無機污染物的作用。為此，本裝置考慮在前端設置臭氧預氧化工藝，主要降低污水的臭味、色度等，有利于后續(xù)反應的推進。由于有機物和臭氧反應產(chǎn)生的自由基與臭氧投加量、電流強度及電流頻率等因素息息相關。裝置研發(fā)過程中通過檢測不同臭氧投加量、電流強度及電流頻率下污水臭味及色度的去處率，從而確定最佳的實驗運行參數(shù)。再根據(jù)這些運行參數(shù)選擇市場上合適的曝氣頭，并通過比較能耗及對污水臭味和色度的去除率，確定最佳的裝置曝氣頭，提高設備的處理效率。
2.2關于生物過濾工藝的研究
將生物活性炭與臭氧結合而構成的生物過濾裝置是集活性炭吸附、臭氧氧化、及生物降解和過濾為一體的工藝。污水中的大分子有機物經(jīng)臭氧氧化后變成小分子有機物，使諸多難降解的化合物轉(zhuǎn)化為可生物降解的物質(zhì)，提高了水的可生化性。另外，臭氧還能是活化活性炭表面和有機物的有機官能團，從而提高了濾料的吸附性能。且臭氧還原后的產(chǎn)物是氧氣，其能使濾柱處于富氧狀態(tài)，有助于微生物的繁殖和生長。經(jīng)臭氧處理后的污水再經(jīng)過活性炭，其小分子污染物能被活性炭有效吸附，且活性炭表面的微生物能生物降解吸附的小分子有機物，最終除去90%以上的污水臭味、色度、氨氮及有機物等。首先，通過單因素實驗及正交實驗確定利用臭氧氧化法處理污水的最佳反應條件。然后在該實驗的基礎上，進行臭氧-活性炭組合氧化法，即將一定量的活性炭加入生物過濾裝置，測定該組合法對污水的處理效果，并與單獨臭氧氧化法進行對比。另外，調(diào)整相關的實驗因素如臭氧含量、活性炭投加量、pH值及反應時間等來確定最佳的實驗運行條件。
2.3關于復合藥劑的研究
實驗藥劑的投加量和配比會直接影響污水處理效果，故需選擇合適的藥劑投加量及藥劑成分之間的配比。該裝置研發(fā)過程中，主要通過投加混凝土、助凝劑及組合藥劑處理污水，并檢測處理后出水的濁度、氨氮及COD等水質(zhì)指標，判斷藥劑對污水的處理效果。通過將上述不同藥劑對各水質(zhì)指標的處理效果進行對比，選擇出最高效的改善水質(zhì)的復合藥劑；并結合復合藥劑的投加量及反應時間等影響因素進行綜合分析，選擇最優(yōu)化的藥劑組合方式及藥劑投加量，進而提高該裝置處理污水的效率。
2.4關于新型臭氧分解裝置的研究
由于臭氧有一定的毒性，若臭氧尾氣不加處理、直接排放會嚴重危害人們的生命健康安全，并對環(huán)境造成一定的污染。故需要選擇一種高效、安全、運行及維護安全、成本低的臭氧分解裝置。參考關于三相臭氧氧化[3]體系的相關文獻，本裝置研發(fā)時用污水中的有機物為研究對象，有機溶劑為FC40，構建水載臭氧氣體/FC40三相快速臭氧氧化體系，研究三相臭氧氧化體系中臭氧氧化特性及有機物的萃取-富集-臭氧氧化影響因素，提出新型三相臭氧氧化反應體系高效反應機理，研發(fā)出新型基于三相臭氧氧化體系的臭氧氣體分解設備，進而達到去除臭氧尾氣帶來的環(huán)境污染問題。
2.5關于均點布水器的研究
傳統(tǒng)中心式布水器容易堵塞，無法均勻布水。針對這個問題，本裝置通過對沉淀池的管徑、長寬比、布水流速、布水區(qū)高度等因素進行進一步改進，并分別從定量和定性兩方面分析上述各項因素對沉淀效果的影響，并在此基礎上研發(fā)出能提高布水均勻性及防止堵塞的均點布水器。另外，應研究前后端的臭氧投加比例。前端少量投加臭氧，去除色度和臭味，改善絮凝和過濾效果，促進有機物的氧化分解；后端臭氧量加大，活將性炭表面的微生物將吸附的物質(zhì)生物降解，提高活性炭的使用壽命，同時臭氧氧化產(chǎn)生的氧氣促進微生物的增長和繁殖，進一步去除水中的污染物質(zhì)。具體的臭氧投加比例應通過試驗確定。
3結論
該智能高效污水處理裝置適用船舶業(yè)、旅游業(yè)、餐飲業(yè)等污水量晝夜波動大，密閉或半密閉的特殊環(huán)境的生活污水，具有占地面積小、投資少、處理效果明顯、能耗低等優(yōu)勢，符合歷史發(fā)展潮流的污水處理模式的趨勢，有利于全面提升我國污水處理和相關產(chǎn)業(yè)的技術水平。當然該裝置仍有一系列問題有待優(yōu)化，需后續(xù)科研者不斷努力，創(chuàng)造更高效智能的污水處理裝置。
參考文獻
[1]李丹丹.臭氧氧化技術在污水處理中的研究進展[J].西南給排水，2015,5,37(2):8-12.
[2]孫喜鵬,江奇志,李強.疊螺脫水機與離心脫水機在污泥處理中的應用比較[J].工業(yè)用水和廢水,2012,6(43):73-76.
作者：蔣超 吳鵬飛 吳昱 裴燕偉 單位：江蘇金環(huán)科技有限公司
