摘 要: 臭氧消毒技術(shù)已在陸用工程中得到長(zhǎng)足應(yīng)用, 針對(duì)醫(yī)院船等新型船舶的建造以及MEPC. 159( 55) 決議對(duì)消毒方式的要求, 臭氧消毒技術(shù)應(yīng)該可以廣泛應(yīng)用于艦船生活污水處理系統(tǒng)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(tǒng)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(jī)理。次氯酸鈉在水中形成次氯酸, 不僅可作用于細(xì)胞壁, 其因分子小, 不帶電荷, 還可滲透入細(xì)胞內(nèi)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(diào)而至細(xì)胞死亡。其過(guò)程可表示為

NaClO+ H2O= H ClO+ NaOH

HClO —>H Cl+ [ O]

紫外線的殺菌機(jī)理是通過(guò)紫外線對(duì)細(xì)菌、病毒、芽孢病原體等微生物的輻射損傷, 以破壞其機(jī)體內(nèi)DN A 的結(jié)構(gòu), 使其死亡或喪失繁殖能力。不同波段的紫外線殺菌能力不同, 只有短波紫外線( 200~ 275 nm) 才能對(duì)細(xì)菌有殺滅功能。

1  臭氧消毒技術(shù)

1. 1  臭氧殺菌的機(jī)理

臭氧O3 是氧的同素異形體, 很不穩(wěn)定, 在常溫下可分解為氧氣[ 1] 。

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

臭氧對(duì)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(yàn)室對(duì)生活污水進(jìn)行臭氧的消毒實(shí)驗(yàn), 以確定投加時(shí)間和投加量。取30 L 水樣, 實(shí)驗(yàn)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(yàn)。每消毒1 min 取樣一次, 進(jìn)行細(xì)菌檢測(cè)( 類(lèi)大腸菌) 。具體結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1 可知, 在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)下進(jìn)行消毒試驗(yàn), 當(dāng)消毒時(shí)間達(dá)到3 min 時(shí), 消毒效果已達(dá)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(yàn)室又對(duì)單位時(shí)間內(nèi)不同的臭氧投加量進(jìn)行試驗(yàn), 當(dāng)臭氧投加量為7. 0 ~ 8. 0 g/ m3時(shí), 消毒已達(dá)到效果。具體結(jié)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(yīng)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(yīng)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(tái)達(dá) 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(qū)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、臭氧消毒的比較

次氯酸鈉( NaCLO) 在艦船污水處理系統(tǒng)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(jù)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)行消毒滿足不了新標(biāo)準(zhǔn)的要求。否則需作去氯處理。同時(shí)艦船上儲(chǔ)存該藥劑, 需采用鐵桶包裝, 需進(jìn)行防潮處理。

紫外線消毒無(wú)二次污染的擔(dān)憂, 但是紫外線燈管罩易結(jié)垢, 隨著時(shí)間的推移, 勢(shì)必影響燈光的強(qiáng)度, 影響殺菌的效果。污水處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中需對(duì)紫外線燈管罩進(jìn)行定期的清除污垢。臭氧消毒反應(yīng)快、投量少、適應(yīng)能力強(qiáng)、消毒性能穩(wěn)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(yīng)用

某船醫(yī)療污水在進(jìn)行生化處理之前, 先運(yùn)用臭氧進(jìn)行消毒。根據(jù)規(guī)范要求, 臭氧的投加量為 30~ 40 g/ m3 , 根據(jù)醫(yī)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, 滿足要求。同時(shí)考慮消毒系統(tǒng)的可靠性, 設(shè)置了2 臺(tái)臭氧發(fā)生器一用一備。為使臭氧消毒更充分, 又設(shè)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(yī)院船已服役兩年多, 使用效果良好。

在滿足MEPC. 159( 55) 的新型WCMBR 型生活污水處理裝置上使用臭氧對(duì)處理水進(jìn)行消毒, 消毒效果滿足要求, 并通過(guò)了中國(guó)CCS 船級(jí)社、美國(guó)U SCG 海岸警衛(wèi)隊(duì)、歐共體EC 型式認(rèn)可。使用臭氧消毒的WCMBR 型生活污水處理裝置已裝艦、船多臺(tái)套得到用戶的好品。

5  結(jié)束語(yǔ)

臭氧發(fā)生裝置多為陸用型設(shè)備, 今年來(lái), 由于國(guó)內(nèi)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, 滿足艦船工況是今后該技術(shù)船用化研制的方向。

參考文獻(xiàn)

[ 1] 陳志莉, 張 統(tǒng). 醫(yī)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(shè)計(jì)院. 給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[ M ] . 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1986.

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