智能高效污水處理裝置研究

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關(guān)鍵詞：污水處理裝置；臭氧氧化；疊螺脫水；生物過濾

1智能高效污水處理裝置的概況

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(dòng)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(duì)污水水量晝夜波動(dòng)大的廁所污水，其研發(fā)時(shí)充分考慮臭氧預(yù)氧化、疊螺脫水及臭氧-活性炭過濾工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，將三者組合使用，揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分發(fā)揮彼此的優(yōu)勢(shì)、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(shù)路線。具體研究?jī)?nèi)容主要如下：

2.1關(guān)于臭氧預(yù)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(duì)污水進(jìn)行均質(zhì)均量，再除去有機(jī)物。但這會(huì)造成污水的臭味和色度沒有得到第一時(shí)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(jī)污染物與無(wú)機(jī)污染物的作用。為此，本裝置考慮在前端設(shè)置臭氧預(yù)氧化工藝，主要降低污水的臭味、色度等，有利于后續(xù)反應(yīng)的推進(jìn)。由于有機(jī)物和臭氧反應(yīng)產(chǎn)生的自由基與臭氧投加量、電流強(qiáng)度及電流頻率等因素息息相關(guān)。裝置研發(fā)過程中通過檢測(cè)不同臭氧投加量、電流強(qiáng)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(shí)驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)。再根據(jù)這些運(yùn)行參數(shù)選擇市場(chǎng)上合適的曝氣頭，并通過比較能耗及對(duì)污水臭味和色度的去除率，確定最佳的裝置曝氣頭，提高設(shè)備的處理效率。

2.2關(guān)于生物過濾工藝的研究

將生物活性炭與臭氧結(jié)合而構(gòu)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(jī)物經(jīng)臭氧氧化后變成小分子有機(jī)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(jī)物的有機(jī)官能團(tuán)，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(zhǎng)。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(jī)物，最終除去90%以上的污水臭味、色度、氨氮及有機(jī)物等。首先，通過單因素實(shí)驗(yàn)及正交實(shí)驗(yàn)確定利用臭氧氧化法處理污水的最佳反應(yīng)條件。然后在該實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(cè)定該組合法對(duì)污水的處理效果，并與單獨(dú)臭氧氧化法進(jìn)行對(duì)比。另外，調(diào)整相關(guān)的實(shí)驗(yàn)因素如臭氧含量、活性炭投加量、pH值及反應(yīng)時(shí)間等來(lái)確定最佳的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行條件。

2.3關(guān)于復(fù)合藥劑的研究

實(shí)驗(yàn)藥劑的投加量和配比會(huì)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(cè)處理后出水的濁度、氨氮及COD等水質(zhì)指標(biāo)，判斷藥劑對(duì)污水的處理效果。通過將上述不同藥劑對(duì)各水質(zhì)指標(biāo)的處理效果進(jìn)行對(duì)比，選擇出最高效的改善水質(zhì)的復(fù)合藥劑；并結(jié)合復(fù)合藥劑的投加量及反應(yīng)時(shí)間等影響因素進(jìn)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(jìn)而提高該裝置處理污水的效率。

2.4關(guān)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(huì)嚴(yán)重危害人們的生命健康安全，并對(duì)環(huán)境造成一定的污染。故需要選擇一種高效、安全、運(yùn)行及維護(hù)安全、成本低的臭氧分解裝置。參考關(guān)于三相臭氧氧化[3]體系的相關(guān)文獻(xiàn)，本裝置研發(fā)時(shí)用污水中的有機(jī)物為研究對(duì)象，有機(jī)溶劑為FC40，構(gòu)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(jī)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(yīng)體系高效反應(yīng)機(jī)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(shè)備，進(jìn)而達(dá)到去除臭氧尾氣帶來(lái)的環(huán)境污染問題。

2.5關(guān)于均點(diǎn)布水器的研究

傳統(tǒng)中心式布水器容易堵塞，無(wú)法均勻布水。針對(duì)這個(gè)問題，本裝置通過對(duì)沉淀池的管徑、長(zhǎng)寬比、布水流速、布水區(qū)高度等因素進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，并分別從定量和定性兩方面分析上述各項(xiàng)因素對(duì)沉淀效果的影響，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)出能提高布水均勻性及防止堵塞的均點(diǎn)布水器。另外，應(yīng)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(jìn)有機(jī)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(shí)臭氧氧化產(chǎn)生的氧氣促進(jìn)微生物的增長(zhǎng)和繁殖，進(jìn)一步去除水中的污染物質(zhì)。具體的臭氧投加比例應(yīng)通過試驗(yàn)確定。

3結(jié)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(dòng)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(shì)，符合歷史發(fā)展潮流的污水處理模式的趨勢(shì)，有利于全面提升我國(guó)污水處理和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平。當(dāng)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(xiàn)

[1]李丹丹.臭氧氧化技術(shù)在污水處理中的研究進(jìn)展[J].西南給排水，2015,5,37(2):8-12.

[2]孫喜鵬,江奇志,李強(qiáng).疊螺脫水機(jī)與離心脫水機(jī)在污泥處理中的應(yīng)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