臭氧消毒技術(shù)處理艦船生活污水

摘 要: 臭氧消毒技術(shù)已在陸用工程中得到長(cháng)足應用, 針對醫院船等新型船舶的建造以及MEPC. 159( 55) 決議對消毒方式的要求, 臭氧消毒技術(shù)應該可以廣泛應用于艦船生活污水處理系統的消毒。

關(guān)鍵詞: 艦船, 生活污水, 臭氧消毒

目前艦船生活污水處理系統常用的消毒方式有兩種: 次氯酸鈉NaClO 液體或固體消毒; 紫外線(xiàn)消毒。次氯酸鈉屬于高效的含氯消毒劑。殺菌作用包括次氯酸的作用、新生氧作用和氯化作用。次氯酸鈉的氧化作用是最主要的殺菌機理。次氯酸鈉在水中形成次氯酸, 不僅可作用于細胞壁, 其因分子小, 不帶電荷, 還可滲透入細胞內與蛋白質(zhì)發(fā)生氧化作用或破壞其磷酸脫氫酶, 使糖代謝失調而至細胞死亡。其過(guò)程可表示為

NaClO+ H2O= H ClO+ NaOH

HClO —>H Cl+ [ O]

紫外線(xiàn)的殺菌機理是通過(guò)紫外線(xiàn)對細菌、病毒、芽孢病原體等微生物的輻射損傷, 以破壞其機體內DN A 的結構, 使其死亡或喪失繁殖能力。不同波段的紫外線(xiàn)殺菌能力不同, 只有短波紫外線(xiàn)( 200~ 275 nm) 才能對細菌有殺滅功能。

1  臭氧消毒技術(shù)

1. 1  臭氧殺菌的機理

臭氧O3 是氧的同素異形體, 很不穩定, 在常溫下可分解為氧氣[ 1] 。

臭氧對細菌的滅活反應總是進(jìn)行得很迅速。與其他殺菌劑不同的是, 臭氧能與細菌細胞壁脂類(lèi)雙鍵反應, 穿入菌體內部, 作用于蛋白和脂多糖, 改變細胞的通透性, 從而導致細菌死亡。臭氧還作用于細胞內的核物質(zhì), 如核酸中的嘌呤和嘧啶破壞DNA。

臭氧對病毒的作用首先是作用于病毒衣體殼蛋白的四條多肽鏈, 并使RNA 受到損傷, 特別是形成蛋白質(zhì)。噬菌體被臭氧氧化后, 電鏡觀(guān)察可見(jiàn)其表皮被破碎成許多碎片, 從中釋放出許多核糖核酸, 干擾其吸附到寄存體上, 臭氧殺菌徹底。

1. 2  臭氧的投加量, 投加時(shí)間與殺菌效果

實(shí)驗室對生活污水進(jìn)行臭氧的消毒實(shí)驗, 以確定投加時(shí)間和投加量。取30 L 水樣, 實(shí)驗臭氧發(fā)生器質(zhì)量濃度25 mg/ L, 通氣量3 L/ min, 進(jìn)行臭氧消毒試驗。每消毒1 min 取樣一次, 進(jìn)行細菌檢測( 類(lèi)大腸菌) 。具體結果見(jiàn)表1。

從表1 可知, 在實(shí)驗室靜態(tài)下進(jìn)行消毒試驗, 當消毒時(shí)間達到3 min 時(shí), 消毒效果已達到 MEPC159( 55) 決議要求( 100 個(gè)/ 100 mL) , 此時(shí)臭氧的投加量為7. 5 g/ m3。

( 1 000/ 30)×25×3/ 1 000= 7. 5

為此, 在實(shí)驗室又對單位時(shí)間內不同的臭氧投加量進(jìn)行試驗, 當臭氧投加量為7. 0 ~ 8. 0 g/ m3時(shí), 消毒已達到效果。具體結果見(jiàn)表2。

2  臭氧的制取

人工產(chǎn)生臭氧的方法按原理分為光化學(xué)、電化學(xué)、原子輻射和電暈放電等幾種。原子輻射法用得極少, 工業(yè)應用臭氧源大多采用電暈放電法制取。電暈放電合成臭氧是目前世界上應用最多的臭氧制取技術(shù), 此技術(shù)能夠使臭氧產(chǎn)量單臺達 500 kg/ h 以上。

電暈放電法( 無(wú)聲放電或輝光發(fā)電法)就是一種干燥的含氧氣體流過(guò)電暈放電區產(chǎn)生臭氧的方法。常用的原料氣體有: 氧氣空氣以及含有氯、二氧化碳, 或許還有其他惰性稀釋氣體的含氧混合氣體。

3  次氯酸鈉、紫外線(xiàn)、臭氧消毒的比較

次氯酸鈉( NaCLO) 在艦船污水處理系統中消毒時(shí), 是以固態(tài)或液態(tài)形式投加的, 投加量正常為小于20 mg/ L, 大于5 mg/ L, 根據MEPC( 55) 決議余氯量小于0. 5mg/ L[ 2] 時(shí), 如果采用次氯酸鈉進(jìn)行消毒滿(mǎn)足不了新標準的要求。否則需作去氯處理。同時(shí)艦船上儲存該藥劑, 需采用鐵桶包裝, 需進(jìn)行防潮處理。

紫外線(xiàn)消毒無(wú)二次污染的擔憂(yōu), 但是紫外線(xiàn)燈管罩易結垢, 隨著(zhù)時(shí)間的推移, 勢必影響燈光的強度, 影響殺菌的效果。污水處理系統運行過(guò)程中需對紫外線(xiàn)燈管罩進(jìn)行定期的清除污垢。臭氧消毒反應快、投量少、適應能力強、消毒性能穩定, 無(wú)二次污染。表3 為三種消毒方式的比較。

4  臭氧消毒技術(shù)在艦船生活污水處理中的應用

某船醫療污水在進(jìn)行生化處理之前, 先運用臭氧進(jìn)行消毒。根據規范要求, 臭氧的投加量為 30~ 40 g/ m3 , 根據醫院船總污水量, 每小時(shí)臭氧投加量為150~ 200 g / h, 故臭氧發(fā)生器選用CF-G-2-200g , 臭氧產(chǎn)生量為180~ 200 g/ h, 滿(mǎn)足要求。同時(shí)考慮消毒系統的可靠性, 設置了2 臺臭氧發(fā)生器一用一備。為使臭氧消毒更充分, 又設置了氧化塔, 使污水和臭氧同時(shí)進(jìn)入氧化塔充分混合, 使消毒更徹底。該型醫院船已服役兩年多, 使用效果良好，同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多關(guān)于臭氧消毒技術(shù)處理廢水的技術(shù)文檔。

在滿(mǎn)足MEPC. 159( 55) 的新型WCMBR 型生活污水處理裝置上使用臭氧對處理水進(jìn)行消毒, 消毒效果滿(mǎn)足要求, 并通過(guò)了中國CCS 船級社、美國U SCG 海岸警衛隊、歐共體EC 型式認可。使用臭氧消毒的WCMBR 型生活污水處理裝置已裝艦、船多臺套得到用戶(hù)的好品。

5  結束語(yǔ)

臭氧發(fā)生裝置多為陸用型設備, 今年來(lái), 由于國內大型艦船的建造增多, 臭氧消毒技術(shù)逐步引用至艦船上, 如何提高其可靠性, 滿(mǎn)足艦船工況是今后該技術(shù)船用化研制的方向。

參考文獻

[ 1] 陳志莉, 張 統. 醫院污水處理技術(shù)及工程實(shí)例[M ] . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003.

[ 2] 核工業(yè)部第二研究設計院. 給水排水設計手冊[ M ] . 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 1986.  來(lái)源：航海工程 作者: 朱巧英