臭氧发生器在舰船污水处理中的应用

臭氧发生器在舰船污水处理中的应用

  臭氧消毒技术已在陆用工程中得到长足应用,针对医院船等新型船舶的建造以及MEPC.159（55）决议对消毒方式的要求,臭氧消毒技术应该可以广泛应用于舰船生活污水处理系统的消毒。

目前舰船生活污水处理系统常用的消毒方式有两种:次氯酸钠NaClO液体或固体消毒;紫外线消毒。次氯酸钠属于高效的含氯消毒剂。杀菌作用包括次氯酸的作用、新生氧作用和氯化作用。次氯酸钠的氧化作用是 很主要的杀菌机理。次氯酸钠在水中形成次氯酸,不仅可作用于细胞壁,其因分子小,不带电荷,还可渗透入细胞内与蛋白质发生氧化作用或破坏其磷酸脱氢酶,使糖代谢失调而至细胞死亡。其过程可表示为NaClO+H2O=HClO+NaOH   HClO—>HCl+[O]

    紫外线的杀菌机理是通过紫外线对细菌、病毒、芽孢病原体等微生物的辐射损伤,以破坏其机体内DNA的结构,使其死亡或丧失繁殖能力。不同波段的紫外线杀菌能力不同,只有短波紫外线（200~275nm）才能对细菌有杀灭功能。

1、臭氧杀菌机理

1.1臭氧杀菌的机理

　　臭氧O3是氧的同素异形体,很不稳定,在常温下可分解为氧气。

　　臭氧对细菌的灭活反应总是进行得很迅速。与其他杀菌剂不同的是,臭氧能与细菌细胞壁脂类双键反应,穿入菌体内部,作用于蛋白和脂多糖,改变细胞的通透性,从而导致细菌死亡。臭氧还作用于细胞内的核物质,如核酸中的嘌呤和嘧啶破坏DNA。

　　臭氧对病毒的作用首先是作用于病毒衣体壳蛋白的四条多肽链,并使RNA受到损伤,特别是形成蛋白质。噬菌体被臭氧氧化后,电镜观察可见其表皮被破碎成许多碎片,从中释放出许多核糖核酸,干扰其吸附到寄存体上,臭氧杀菌彻底。

1.2臭氧的投加量,投加时间与杀菌效果

　　实验室对生活污水进行臭氧的消毒实验,以确定投加时间和投加量。取30L水样,实验臭氧发生器质量浓度25mg/L,通气量3L/min,进行臭氧消毒试验。每消毒1min取样一次,进行细菌检测（类大肠菌）。

　　在实验室静态下进行消毒试验,当消毒时间达到3min时,消毒效果已达到MEPC159（55）决议要求（100个/100mL）,此时臭氧的投加量为7.5g/m3。（1000/30）×25×3/1000=7.5

　　为此,在实验室又对单位时间内不同的臭氧投加量进行试验,当臭氧投加量为7.0~8.0g/m3时,消毒已达到效果。

2、臭氧的制取

　　人工产生臭氧的方法按原理分为光化学、电化学、原子辐射和电晕放电等几种。原子辐射法用得极少,工业应用臭氧源大多采用电晕放电法制取。电晕放电合成臭氧是目前世界上应用 很多的臭氧制取技术,此技术能够使臭氧产量单台达500kg/h以上。

　　电晕放电法（无声放电或辉光发电法）就是一种干燥的含氧气体流过电晕放电区产生臭氧的方法。常用的原料气体有:氧气空气以及含有氯、二氧化碳,或许还有其他惰性稀释气体的含氧混合气体。

3、次氯酸钠、紫外线、臭氧消毒的比较

　　次氯酸钠（NaCLO）在舰船污水处理系统中消毒时,是以固态或液态形式投加的,投加量正常为小于20mg/L,大于5mg/L,根据MEPC（55）决议余氯量小于0.5mg/L[2]时,如果采用次氯酸钠进行消毒满足不了新标准的要求。否则需作去氯处理。同时舰船上储存该药剂,需采用铁桶包装,需进行防潮处理。

　　紫外线消毒无二次污染的担忧,但是紫外线灯管罩易结垢,随着时间的推移,势必影响灯光的强度,影响杀菌的效果。污水处理系统运行过程中需对紫外线灯管罩进行定期的清除污垢。臭氧消毒反应快、投量少、适应能力强、消毒性能稳定,无二次污染。表3为三种消毒方式的比较。

4、臭氧消毒技术在舰船生活污水处理中的应用

　　某船医疗污水在进行生化处理之前,先运用臭氧进行消毒。根据规范要求,臭氧的投加量为30~40g/m3,根据医院船总污水量,每小时臭氧投加量为150~200g/h,故臭氧发生器选用臭氧产生量为180~200g/h,满足要求。同时考虑消毒系统的可靠性,设置了2台臭氧发生器一用一备。为使臭氧消毒更充分,又设置了氧化塔,使污水和臭氧同时进入氧化塔充分混合,使消毒更彻底。该型医院船已服役两年多,使用效果良好。

5、结束语

    臭氧发生装置多为陆用型设备,今年来,由于国内大型舰船的建造增多,臭氧消毒技术逐步引用至舰船上,如何提高其可靠性,满足舰船工况是今后该技术船用化研制的方向。