摘 要: 臭氧消毒技術已在陸用工程中得到長足應用, 針對醫(yī)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, 臭氧消毒技術應該可以廣泛應用于艦船生活污水處理系統(tǒng)的消毒。

關鍵詞: 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。其過程可表示為

NaClO+ H2O= H ClO+ NaOH

HClO —>H Cl+ [ O]

紫外線的殺菌機理是通過紫外線對細菌、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。不同波段的紫外線殺菌能力不同, 只有短波紫外線( 200~ 275 nm) 才能對細菌有殺滅功能。

1 臭氧消毒技術

1. 1 臭氧殺菌的機理

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] 。

臭氧對細菌的滅活反應總是進行得很迅速。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, 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。噬菌體被臭氧氧化后, 電鏡觀察可見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, 投加時間與殺菌效果

實驗室對生活污水進行臭氧的消毒實驗, 以確定投加時間和投加量。取30 L 水樣, 實驗臭氧發(fā)生器質量濃度25 mg/ L, 通氣量3 L/ min, 進行臭氧消毒試驗。每消毒1 min 取樣一次, 進行細菌檢測( 類大腸菌) 。具體結果見表1。

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

( 1 000/ 30)×25×3/ 1 000= 7. 5

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

2 臭氧的制取

人工產生臭氧的方法按原理分為光化學、電化學、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, 此技術能夠使臭氧產量單臺達 500 kg/ h 以上。

電暈放電法( 無聲放電或輝光發(fā)電法)就是一種干燥的含氧氣體流過電暈放電區(qū)產生臭氧的方法。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, 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, 如果采用次氯酸鈉進行消毒滿足不了新標準的要求。否則需作去氯處理。同時艦船上儲存該藥劑, 需采用鐵桶包裝, 需進行防潮處理。

紫外線消毒無二次污染的擔憂, 但是紫外線燈管罩易結垢, 隨著時間的推移, 勢必影響燈光的強度, 影響殺菌的效果。污水處理系統(tǒng)運行過程中需對紫外線燈管罩進行定期的清除污垢。臭氧消毒反應快、投量少、適應能力強、消毒性能穩(wěn)定, 無二次污染。表3 為三種消毒方式的比較。

4 臭氧消毒技術在艦船生活污水處理中的應用

某船醫(yī)療污水在進行生化處理之前, 先運用臭氧進行消毒。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 , 臭氧產生量為180~ 200 g/ h, 滿足要求。同時考慮消毒系統(tǒng)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, 使污水和臭氧同時進入氧化塔充分混合, 使消毒更徹底。該型醫(yī)院船已服役兩年多, 使用效果良好，同時可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多關于臭氧消毒技術處理廢水的技術文檔。

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處理水進行消毒, 消毒效果滿足要求, 并通過了中國CCS 船級社、美國U SCG 海岸警衛(wèi)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、船多臺套得到用戶的好品。

5 結束語

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

參考文獻

[ 1] 陳志莉, 張 統(tǒng). 醫(yī)院污水處理技術及工程實例[M ] . 北京: 化學工業(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.

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