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青島中通臭氧科技有限公司
學術論文
核心技術 學術論文 研究成果

臭氧中水深度凈化回用中的應用

發布時間:2017-12-21

水是生命之源,是地球上唯一不可替代的自然資源。我國是一個水資源匱乏的國家,人均占有量僅為世界平均水平的1/4。水源不足、水體污染和環境生態惡化已成為發展的制約因素。隨著經濟的飛速發展和城市化進程的加快,缺水問題更為突出。因此保護水資源、防治水污染、改善水環境生態是保護環境和實施可持續發展的重要內容。對工業和生活污(廢)水加以科技手段處理所得到的中水回用正是解決缺水問題的有效途徑。
所謂“中水”是指水質介于上水(給水)與下水(排水)之間的水,主要是指生活污水或部分工業廢水經處理后達到一定的水質標準,可在一定范圍內重復使用的雜用水。青島綠環工程有限公司和青島中通臭氧科技有限公司通力合作研制成功了污(廢)水處理與臭氧深度凈化中水回用示范工程,運行效果良好。該工程是為樹立企業品牌形象、提高企業員工環保意識、率先推廣中水回用技術、節約淡水資源,青島紡機中水回用工程于2002年5月動工,同年7月建成并投入使用。該工程集科研、生產、宣傳、示范為一體,擁有兩套不同的中水處理工藝,采用PLC自控系統、操作簡單,無須專人管理。該工程占地約150 m2,機房占地104m2總裝機功率6.0KW、日處理能力100m3。該工程將來自廠區宿舍、澡堂、冰淇淋廠的生活污水經過深度處理并達到國家規定的生活雜 用水標準后,用于廠區綠化、道路噴灑、洗車、沖厠、噴泉等,具有顯著的經濟效益和環境效益。
1、 工藝流程:(見下圖)

臭氧中水深度凈化回用中的應用(圖1)

2、原理介紹:
傳統的生化法是從城市污水中去除有機雜質的一種基本方法,但經生化法處理后廢水所達到的處理深度和出水水質并非經常能夠滿足人們對出水水質提出的要求,而傳統的氯對污(廢)水進行消毒處理、會使水中將產生更多的有毒有害物質。特別是工業廢水處理方面,因廢水中出現了一些新的不能被生化法降解的或有毒的有機物污染(如:農藥、合成洗滌劑等廢水),同時為了保護環境和水資源以及能夠使處理過的污水得到回用,在許多情況下,工業廢水必須經過數級深度處理才能滿足水污染治理和污(廢)水回用的要求。為此本工藝用兩級生化技術和臭氧—-生物活性炭技術相結合,作為有效的快速高效廢水深度處理手段,具有氧化能力強、反應快、使用方便、不產生藥劑殘留或化學二次污染??萍脊ぷ髡咭呀洶l現臭氧化法 水處理使水中污染物得到氧化與分解、并使污染物脫泡沫、脫色、脫臭、除氮(NH+及NO-2)、殺菌、滅藻與病毒滅活,除鐵除錳、除硫化物、酚、氰、有機氨、睛、硝基染料、農藥有機磷、有機氯化合物、石油制品及合成洗滌劑、除水中致癌物以及降低水中的COD、BOD5等具有特殊的處理效果。特別是對生物有毒難降解污染物的處理,提高其生物活性有特殊的效果。臭氧—生物活性炭技術是把物理、化學和生物科學結合為一體的高新技術。其原理是利用臭氧先把不易被生物降解的大分子有機物氧化分解成易被微生物降解的小分子有機物,同時由于臭氧反應后一部分生成O2增加了水中的含氧量,此水進入活性炭裝置、使微生物在活性炭表面迅速生長繁殖、并對聚集在活性炭表面上的有機物進行降解,達到排污除垢凈化水質的目的。值得一提的是日本經濟產業省目前正在組織企業開發使用臭氧處理廢水的新技術,計劃在2005年建成實用化裝置。通常處理有機廢水的方式是利用微生物分解廢水中的污染物,微生物新陳代謝產物則形成了污泥,最后可以焚燒處理。但是對含有難分解的有機物(如二惡英)的某些工業廢水,這種常規方法處理效率很低。日本技術人員發現,把高濃度的臭氧送入廢水槽,廢水中的二惡英等難分解有機物就會變得容易降解,這樣可以提高嚗氣過程中微生物的處理能力并減少污泥的體積,從而提高處理效率,節省能源。經濟產業省估算,使用這一新方法,能夠分解和清除廢水中大約90% 以上難分解的有害化學物質,與現有的廢水處理裝置相比,可節省能源近50% 。
因此經過數級深化處理的污(廢)水達到了排放和回用標準(各項指標均優于傳統的中水標準),回用水可減少給水量,節約用水,降低資源費,減少整個社會的排污總量、保護環璄、增加了水的重復利用率,實現污(廢)水資源化,同時,生化法中間產物還可作為肥料或能源用于安排第三產業工人的就業,明顯降低了裝置運轉費用,提高了綜合效益。
3、 工作過程:
系統采用雙重生化技術和臭氧——生物活性炭技術相結合多級深化處理工藝流程,確保了回用水的嚴要求和高標準。
①生物處理:
具有高級處理能力的生物技術。污(廢)水生物技術處理分兩個步驟進行,兩串聯的分隔開的生物過濾反應器接觸的污物在生物反應器中進行生物轉化。在轉化過程中污物最初由泵抽進反硝化反應器中,在水中的硝酸鹽轉化成氮,易降解的COD提供一個碳源并在反硝化反應器中減少,同時,甲醇或醋酸加入其中。在反硝化反應之后是硝化反應器,氨、氮在這里轉化成硝酸鹽、氧氣在硝化反應器底部加入,在硝化反應器之后一部分濾液被循環到反硝化反應器。為了穩定反應過程,NaOH和磷酸被添加,兩個生物反應器中在BOD5和氮化合成物消除后,濾液更進一步用臭氧—生物活性炭法處理。
② 臭氧——生物活性炭氧化處理:
臭氧——生物活性炭氧化生化較難處理的污物用密封系統的強氧化生化技術可處理掉。在前兩級生化處理工藝后,中間水池的濾液仍含有諸如生化法不能降解的COD和AOX(有機氯化合物)需要進一步用臭氧強氧化法和生物活性炭生化降解法處理才能達到相應的排放或回用標準。工藝操作過程是:前兩級生化處理后的濾液送至循環水處理環路內,由臭氧發生系統產生的高濃度臭氧用動態螺旋混合器送至臭氧反應器中,臭氧與水體污物間的離子化學反應即刻進行包括消毒、殺菌、脫色、除臭以及除去污水中有害物質(如亞硝酸鹽等)降低COD、BOD5、去除懸浮固體等把前兩級生化時不易被生物降解的大分子有機物氧化分解成被微生物降解的小分子有機物,同時臭氧反應后一部分生成O2使水中含氧量增加,此水進入生物活性炭反應器,使微生物在活性炭表面迅速生成繁殖,并對聚集在活性炭表面上的有機物進行降解,水泵將生物活性炭反應器中的濾液抽出至機械過濾器過濾、濾去反應沉淀物即可得到無色、無味、達到消毒要求,外觀似自來水的優質用水送至回用水池供使用。在臭氧反應過程中,氣和水的氧化反應過程是在0.05MPa 的壓力下和O0C—400C的溫度下進行,氧化反應的最終產品是生物可降解的物質和二氧化碳
③青島紡機污水處理與中水回用示范工程進出水指標對比:(下圖)

項目

單位

進水指標

出水指標

CODCY

Mg/L

450—650

〈 50

BOD5

Mg/L

300—420

〈 10

SS

Mg/L

150—350

〈 10

PH

 

6.5~9.0

6.5~9.0


 

 

 

 

 

 

4、前景展望:
按中水供水范圍劃分,中水系統可分為城市中水、小區中水、建筑中水三種基本系統。城市中水系統以城市為單元、集中處理統一回用,適用于淡水資源嚴重短缺的城市。小區中水系統結合城市小區的規劃和建設,在小區污水處理設施的基礎上,對全部或部分污水進行深度處理回用,適用于缺水城市中小區建筑物分布較集中的新建住宅小區和集中高層建筑群。建筑中水一般采用優質雜排水為水源,以中水生產為直接目的,中水設施與建筑物的其它設備,機房統一設計和施工,適用于大型公共建筑、公寓、賓館、辦公樓等。
北京申奧成功為環境治理、水污染治理、特別是中水回用帶來了巨大商機,北京等我國各大中心城市必將掀起迎接綠色奧運、營造環境優美的生存空間的熱潮。濟南市政府所采取的強制中水回用政策可謂開了先河。濟南市政府近日宣布從明年起將實現中水回用(污水經設備處理再利用)。屆時,濟南市生活用水有望節約一半,這標志著城市節水在濟南市已率先步入法制化軌道?!稘鲜谐鞘兄兴O施建設管理辦法》強制性規定:“凡城市規劃區的新建、擴建、改建項目,都必須配套建設中水設施,這些建設項目的主體工程和節水設施要同時設計、同時施工、同時使用。已建成的住宅小區也要做出規劃,逐步配套建設中水設施?!睋y算,如果普遍采用中水設施,濟南最多可節約50% 的生活用水。該政策的目的一方面有利于緩解城市用水供需矛盾,解決城市缺水問題,滿足經濟可持續發展的需要,另一方面有利于促進中水回用設施的建設,減輕對環境的污染。
聯合國環境開發署(環發署)日前發表報告指出,國際社會必須肩負起挑戰水資源短缺的義務和責任,提高人類節水意識、普及循環用水知識、利用人類智慧締造節約用水和展開“藍色革命”的新世紀文化。世界各國立即采取行動,推行節水工程,實施污水處理和循環利用,制定節約用水和土地政策,開發利用節水和節地的工業設備,大力研究水土保持與生態環境問題,通過法律來加強水資源管理,提高公眾節水意識,加強國際間節水技術合作。每年的3月22日為“世界水日”足以喚起人類節約和開發水資源的意識。
總之,中水回用,方興未艾。

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