臭氧中水深度凈化回用中的應(yīng)用

發(fā)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(huán)境生態(tài)惡化已成為發(fā)展的制約因素。隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)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(huán)境生態(tài)是保護環(huán)境和實施可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。對工業(yè)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(zhì)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(yè)廢水經(jīng)處理后達到一定的水質(zhì)標準，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的雜用水。青島綠環(huán)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(yè)品牌形象、提高企業(yè)員工環(huán)保意識、率先推廣中水回用技術(shù)、節(jié)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(chǎn)、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(tǒng)、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(qū)宿舍、澡堂、冰淇淋廠的生活污水經(jīng)過深度處理并達到國家規(guī)定的生活雜 用水標準后，用于廠區(qū)綠化、道路噴灑、洗車、沖厠、噴泉等，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
1、 工藝流程：（見下圖）

2、原理介紹：
傳統(tǒng)的生化法是從城市污水中去除有機雜質(zhì)的一種基本方法，但經(jīng)生化法處理后廢水所達到的處理深度和出水水質(zhì)并非經(jīng)常能夠滿足人們對出水水質(zhì)提出的要求，而傳統(tǒng)的氯對污（廢）水進行消毒處理、會使水中將產(chǎn)生更多的有毒有害物質(zhì)。特別是工業(yè)廢水處理方面，因廢水中出現(xiàn)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(nóng)藥、合成洗滌劑等廢水），同時為了保護環(huán)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(yè)廢水必須經(jīng)過數(shù)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(shù)和臭氧—-生物活性炭技術(shù)相結(jié)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(yīng)快、使用方便、不產(chǎn)生藥劑殘留或化學(xué)二次污染?？萍脊ぷ髡咭呀?jīng)發(fā)現(xiàn)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(nóng)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(shù)是把物理、化學(xué)和生物科學(xué)結(jié)合為一體的高新技術(shù)。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(yīng)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(zhì)的目的。值得一提的是日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省目前正在組織企業(yè)開發(fā)使用臭氧處理廢水的新技術(shù)，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(chǎn)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(yè)廢水，這種常規(guī)方法處理效率很低。日本技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，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(jié)省能源。經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)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(xué)物質(zhì)，與現(xiàn)有的廢水處理裝置相比，可節(jié)省能源近50% 。
因此經(jīng)過數(shù)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(yōu)于傳統(tǒng)的中水標準），回用水可減少給水量，節(jié)約用水，降低資源費，減少整個社會的排污總量、保護環(huán)璄、增加了水的重復(fù)利用率，實現(xiàn)污（廢）水資源化，同時，生化法中間產(chǎn)物還可作為肥料或能源用于安排第三產(chǎn)業(yè)工人的就業(yè)，明顯降低了裝置運轉(zhuǎn)費用，提高了綜合效益。
3、 工作過程：
系統(tǒng)采用雙重生化技術(shù)和臭氧——生物活性炭技術(shù)相結(jié)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(shù)。污（廢）水生物技術(shù)處理分兩個步驟進行，兩串聯(lián)的分隔開的生物過濾反應(yīng)器接觸的污物在生物反應(yīng)器中進行生物轉(zhuǎn)化。在轉(zhuǎn)化過程中污物最初由泵抽進反硝化反應(yīng)器中，在水中的硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮，易降解的COD提供一個碳源并在反硝化反應(yīng)器中減少，同時，甲醇或醋酸加入其中。在反硝化反應(yīng)之后是硝化反應(yīng)器，氨、氮在這里轉(zhuǎn)化成硝酸鹽、氧氣在硝化反應(yīng)器底部加入，在硝化反應(yīng)器之后一部分濾液被循環(huán)到反硝化反應(yīng)器。為了穩(wěn)定反應(yīng)過程，NaOH和磷酸被添加，兩個生物反應(yīng)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(tǒng)的強氧化生化技術(shù)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(yīng)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(huán)水處理環(huán)路內(nèi)，由臭氧發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的高濃度臭氧用動態(tài)螺旋混合器送至臭氧反應(yīng)器中，臭氧與水體污物間的離子化學(xué)反應(yīng)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(zhì)（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(yīng)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(yīng)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(yīng)器中的濾液抽出至機械過濾器過濾、濾去反應(yīng)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(yōu)質(zhì)用水送至回用水池供使用。在臭氧反應(yīng)過程中，氣和水的氧化反應(yīng)過程是在0.05MPa 的壓力下和O0C—400C的溫度下進行，氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)品是生物可降解的物質(zhì)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(tǒng)可分為城市中水、小區(qū)中水、建筑中水三種基本系統(tǒng)。城市中水系統(tǒng)以城市為單元、集中處理統(tǒng)一回用，適用于淡水資源嚴重短缺的城市。小區(qū)中水系統(tǒng)結(jié)合城市小區(qū)的規(guī)劃和建設(shè)，在小區(qū)污水處理設(shè)施的基礎(chǔ)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(qū)建筑物分布較集中的新建住宅小區(qū)和集中高層建筑群。建筑中水一般采用優(yōu)質(zhì)雜排水為水源，以中水生產(chǎn)為直接目的，中水設(shè)施與建筑物的其它設(shè)備，機房統(tǒng)一設(shè)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(huán)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(huán)境優(yōu)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(xiàn)中水回用（污水經(jīng)設(shè)備處理再利用）。屆時，濟南市生活用水有望節(jié)約一半，這標志著城市節(jié)水在濟南市已率先步入法制化軌道?！稘鲜谐鞘兄兴O(shè)施建設(shè)管理辦法》強制性規(guī)定：“凡城市規(guī)劃區(qū)的新建、擴建、改建項目，都必須配套建設(shè)中水設(shè)施，這些建設(shè)項目的主體工程和節(jié)水設(shè)施要同時設(shè)計、同時施工、同時使用。已建成的住宅小區(qū)也要做出規(guī)劃，逐步配套建設(shè)中水設(shè)施?！睋?jù)測算，如果普遍采用中水設(shè)施，濟南最多可節(jié)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(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要，另一方面有利于促進中水回用設(shè)施的建設(shè)，減輕對環(huán)境的污染。
聯(lián)合國環(huán)境開發(fā)署（環(huán)發(fā)署）日前發(fā)表報告指出，國際社會必須肩負起挑戰(zhàn)水資源短缺的義務(wù)和責任，提高人類節(jié)水意識、普及循環(huán)用水知識、利用人類智慧締造節(jié)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(jié)水工程，實施污水處理和循環(huán)利用，制定節(jié)約用水和土地政策，開發(fā)利用節(jié)水和節(jié)地的工業(yè)設(shè)備，大力研究水土保持與生態(tài)環(huán)境問題，通過法律來加強水資源管理，提高公眾節(jié)水意識，加強國際間節(jié)水技術(shù)合作。每年的3月22日為“世界水日”足以喚起人類節(jié)約和開發(fā)水資源的意識。
總之，中水回用，方興未艾。