智能高效污水处理装置研究

关键词：污水处理装置；臭氧氧化；叠螺脱水；生物过滤

1智能高效污水处理装置的概况

本论文主要介绍一种用于处理密闭或半密闭及污水量昼夜波动大的特殊行业的污水的智能高效污水处理装置，即集臭氧氧化[1]、生物过滤、叠螺脱水[2]为一体。该装置要针对污水水量昼夜波动大的厕所污水，其研发时充分考虑臭氧预氧化、叠螺脱水及臭氧-活性炭过滤工艺的优缺点，将三者组合使用，扬长避短，充分发挥彼此的优势、克服各自的局限性。

2主要研究内容

通过多次研讨、分析，本装置研发的具体的技术路线。具体研究内容主要如下：

2.1关于臭氧预氧化工艺的研究

由于常规的污水处理工艺一般先利用调节池对污水进行均质均量，再除去有机物。但这会造成污水的臭味和色度没有得到第一时间的改善。臭氧氧化工艺具有脱除污水臭味、色度、杀菌消毒、氧化有机污染物与无机污染物的作用。为此，本装置考虑在前端设置臭氧预氧化工艺，主要降低污水的臭味、色度等，有利于后续反应的推进。由于有机物和臭氧反应产生的自由基与臭氧投加量、电流强度及电流频率等因素息息相关。装置研发过程中通过检测不同臭氧投加量、电流强度及电流频率下污水臭味及色度的去处率，从而确定最佳的实验运行参数。再根据这些运行参数选择市场上合适的曝气头，并通过比较能耗及对污水臭味和色度的去除率，确定最佳的装置曝气头，提高设备的处理效率。

2.2关于生物过滤工艺的研究

将生物活性炭与臭氧结合而构成的生物过滤装置是集活性炭吸附、臭氧氧化、及生物降解和过滤为一体的工艺。污水中的大分子有机物经臭氧氧化后变成小分子有机物，使诸多难降解的化合物转化为可生物降解的物质，提高了水的可生化性。另外，臭氧还能是活化活性炭表面和有机物的有机官能团，从而提高了滤料的吸附性能。且臭氧还原后的产物是氧气，其能使滤柱处于富氧状态，有助于微生物的繁殖和生长。经臭氧处理后的污水再经过活性炭，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机物，最终除去90%以上的污水臭味、色度、氨氮及有机物等。首先，通过单因素实验及正交实验确定利用臭氧氧化法处理污水的最佳反应条件。然后在该实验的基础上，进行臭氧-活性炭组合氧化法，即将一定量的活性炭加入生物过滤装置，测定该组合法对污水的处理效果，并与单独臭氧氧化法进行对比。另外，调整相关的实验因素如臭氧含量、活性炭投加量、pH值及反应时间等来确定最佳的实验运行条件。

2.3关于复合药剂的研究

实验药剂的投加量和配比会直接影响污水处理效果，故需选择合适的药剂投加量及药剂成分之间的配比。该装置研发过程中，主要通过投加混凝土、助凝剂及组合药剂处理污水，并检测处理后出水的浊度、氨氮及COD等水质指标，判断药剂对污水的处理效果。通过将上述不同药剂对各水质指标的处理效果进行对比，选择出最高效的改善水质的复合药剂；并结合复合药剂的投加量及反应时间等影响因素进行综合分析，选择最优化的药剂组合方式及药剂投加量，进而提高该装置处理污水的效率。

2.4关于新型臭氧分解装置的研究

由于臭氧有一定的毒性，若臭氧尾气不加处理、直接排放会严重危害人们的生命健康安全，并对环境造成一定的污染。故需要选择一种高效、安全、运行及维护安全、成本低的臭氧分解装置。参考关于三相臭氧氧化[3]体系的相关文献，本装置研发时用污水中的有机物为研究对象，有机溶剂为FC40，构建水载臭氧气体/FC40三相快速臭氧氧化体系，研究三相臭氧氧化体系中臭氧氧化特性及有机物的萃取-富集-臭氧氧化影响因素，提出新型三相臭氧氧化反应体系高效反应机理，研发出新型基于三相臭氧氧化体系的臭氧气体分解设备，进而达到去除臭氧尾气带来的环境污染问题。

2.5关于均点布水器的研究

传统中心式布水器容易堵塞，无法均匀布水。针对这个问题，本装置通过对沉淀池的管径、长宽比、布水流速、布水区高度等因素进行进一步改进，并分别从定量和定性两方面分析上述各项因素对沉淀效果的影响，并在此基础上研发出能提高布水均匀性及防止堵塞的均点布水器。另外，应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，改善絮凝和过滤效果，促进有机物的氧化分解；后端臭氧量加大，活将性炭表面的微生物将吸附的物质生物降解，提高活性炭的使用寿命，同时臭氧氧化产生的氧气促进微生物的增长和繁殖，进一步去除水中的污染物质。具体的臭氧投加比例应通过试验确定。

3结论

该智能高效污水处理装置适用船舶业、旅游业、餐饮业等污水量昼夜波动大，密闭或半密闭的特殊环境的生活污水，具有占地面积小、投资少、处理效果明显、能耗低等优势，符合历史发展潮流的污水处理模式的趋势，有利于全面提升我国污水处理和相关产业的技术水平。当然该装置仍有一系列问题有待优化，需后续科研者不断努力，创造更高效智能的污水处理装置。

参考文献

[1]李丹丹.臭氧氧化技术在污水处理中的研究进展[J].西南给排水，2015,5,37(2):8-12.

[2]孙喜鹏,江奇志,李强.叠螺脱水机与离心脱水机在污泥处理中的应用比较[J].工业用水和废水,2012,6(43):73-76.

作者：蒋超 吴鹏飞 吴昱 裴燕伟 单位：江苏金环科技有限公司