臭氧技術在給排水污水治理中的應用分析

張揚琳

（皖創環保股份有限公司，安徽 宿州 234000）

傳統的水凈化消毒方法主要依賴于氯氣，然而長期使用氯氣會導致水中的鹵化反應，對人體有害。為了解決這一問題，臭氧技術逐漸受到關注。與氯氣相比，臭氧具有諸多優勢，可以避免氯氣的危害，并具有較高的應用價值。排水的規劃設計直接影響了城市未來發展前景，如何有效處理給排水污水，是推進城鎮化水資源管理保護工作的重點[1]。相關學者已對此方面問題展開了研究，有研究提出針對常規的混凝反應污水處理模式進行改進，在反應過程中添加磁粉，依托于磁加載多效澄清技術實現污水混凝效果的增強，再應用該方法處理給排水污水，用來提高出水水質。但是，該治理技術的應用穩定性較差。有研究以活性炭為基礎，提出活性炭吸附與光催化氧化相結合的污水治理工藝。考慮活性炭的吸附體積和待處理污水面積，計算出具體的治理參數，實施該治理技術去除水體中的污染物。應用結果表明，該技術的污染治理效果較差。有研究利用高密度碳棒和碳鋼，外加恒壓電位儀，制作出一種電位誘導沉積防垢裝置，再根據當前污水中含油量、懸浮物含量，確定合理的電位誘導防垢裝置電極數量，實現給排水污水的有效處理。現場試驗表明，該方法的污水治理成本較高[2]。

本文將重點分析臭氧技術在給排水污水治理中的應用，探討其原理、效果及優勢，以期為相關領域提供參考。

1 排水處理系統臭氧生產方法

在給排水處理系統中，臭氧處理是一種有效的技術手段。為了實現臭氧的生產，通常采用無聲放電法。這種方法需要利用臭氧發生器，該設備包含高壓交流電、空氣到氧氣轉化器、兩個電極和誘電體等關鍵部分。電極1 與電極2 平行設置，并在高壓交流電的作用下形成電場[3]。當輸入的干燥空氣經過這個電場時，氧分子受到電場的影響，轉化為氧原子。這些氧原子與其他氧分子結合，最終產生臭氧。通過這種方式，臭氧發生器能夠連續地生產臭氧，為給排水處理系統提供足夠的臭氧量。

2 臭氧對人體的影響

臭氧具有較強的氧化性，因此有一定的殺菌效果，除了可以殺死繁殖的細菌，還可以達到除臭的目的，因為除臭的強氧化性，同時對人體健康也會產生危害。臭氧大量吸入體內以后，會對人體的細胞、組織產生損傷，甚至有可能引起癌變。同時臭氧對眼睛、呼吸道都會有一定的刺激作用，從而會影響人的視力，會導致肺功能的損傷和肺組織的損傷，尤其對于有肺部疾病的人，臭氧的危害更為明顯，所以要合理的對待臭氧。臭氧在污水處理中具有良好的效果，但同時需要注意控制其濃度。在有人類活動的環境中，臭氧濃度不應超過0.01-0.02ppm，以防對人體造成中毒風險。臭氧作為強氧化劑，能夠有效去除污水中的有害物質，提高水質。然而，如果臭氧濃度過高，會帶來危害。當人體暴露在高濃度的臭氧環境中，會刺激眼睛、鼻子和喉嚨，引起咳嗽、胸悶等癥狀。長期接觸高濃度臭氧還可能對肺部組織造成損害，增加患上慢性呼吸道疾病的風險。

3 臭氧在給排水系統當中的應用

對現有的給排水污水處理模式進行深入分析后不難發現，有機物降解是當前污水治理領域面臨的最大挑戰。為了更有效地應對這一挑戰并改善水質，提出了一種基于臭氧氧化工藝的新治理模式[4]。臭氧技術因其強大的氧化能力在污水處理中顯示出巨大潛力，它能迅速分解多種有機污染物，從而顯著提高污水治理的效率和質量。在這一新模式下，設計了一套完整的污水治理工藝流程，詳見圖1。

該流程首先通過預處理步驟去除污水中的大顆粒雜質，然后進入臭氧氧化反應單元，在這里，污水中的有害有機物在臭氧的作用下被分解為無害或低毒性的小分子。接下來，經過氧化處理的污水進入后續處理單元進行深度凈化，包括去除殘余的臭氧和微量污染物，最后通過出水檢測確保處理后的水質達到排放標準。

在臭氧污水處理過程中，分解過程可以通過數學模型進行定量描述，從而更好地理解反應機制并優化處理條件。當向給排水污水中加入臭氧進行分解時，假設臭氧的質量濃度保持為一個恒定的值，估算污水內殘留有機物的量。為了達到預期的污水治理效果，確保臭氧接觸池中具備足夠的臭氧量是至關重要的。臭氧量的不足將直接影響有機物的分解效率和水質改善的程度。為了準確估算所需臭氧量，實現給排水污水臭氧治理需要結合目標市場份額和最小費用原則。在確定目標市場份額時，需要對比臭氧污水處理能力和控制單元產排污能力。通過合理的匹配，可以確保臭氧技術在給排水污水治理中的有效應用。為了實現給排水污水臭氧治理的最佳效果，還需要定義阻抗公式。臭氧可以用于預處理階段，通過氧化作用去除污水中的有機物和氨氮等污染物，為后續處理創造有利條件[5]。臭氧可以用于深度處理階段，對難以降解的有機物進行氧化分解，提高出水水質。污水傳輸路徑的總費用包括了污水處理和污水輸送兩個方面的費用。通過合理選擇節點和路徑，可以降低總阻抗，從而降低污水傳輸的總成本。通過調整節點間的連接關系，可以優化污水傳輸路徑，降低總阻抗，進一步降低總處理費用。

4 應用實例分析

4.1 區域概況

本研究以某城鎮為研究對象，該城鎮擁有20 萬人口，人均可支配收入為30520 元。隨著城鎮的發展，污水排放量逐年增長，而現有的污水處理設施僅有2座。為了有效應對污水治理的挑戰，本研究探討了臭氧技術在給排水污水治理中的應用。臭氧技術作為一種強氧化劑，能夠有效去除污水中的有害物質，提高水質。通過結合該城鎮的具體情況，本研究旨在為臭氧技術在給排水污水治理中的實際應用提供有益的參考和指導。

4.2 布置臭氧制備間

在兩處污水處理廠內進行臭氧制備間的布置，是臭氧技術在給排水污水治理中的重要環節。為了確保臭氧制備間的合理布置，需要綜合考慮多個因素，包括臭氧發生器、冷卻水循環泵的數量和規格、平均投加量、安裝和檢修空間以及防腐蝕措施等。根據提供的數據，臭氧發生器有5 臺，每臺流量為150kg/h，功率為1395kW，揚程為250kPa。平均投加量為150kg/h。這些設備需要合理布置在制備間內，確保氣流順暢，提高臭氧制備效率。同時，為了方便設備的安裝和檢修，需要預留足夠的空間。冷卻水循環泵也是制備間內的重要設備之一，共有5 臺，流量為310m3/h。這些循環泵的作用是冷卻臭氧發生器產生的熱量，確保設備正常運行。在布置時，需要合理安排循環泵的位置，確保冷卻水循環流暢。

4.3 污水治理效果分析

為了評估臭氧技術治理方案的性能，在同一廠內安裝了其他設備進行對比測試。在測試周期內，待處理的污水分為三部分，分別為未經處理的污水、經過其他設備處理的污水和經過臭氧技術處理的污水。本文提出的污水治理方法應用后，相比其他兩種治理方法，明顯具有更好的COD 去除效果，這說明了所提污水治理方法的高應用性。通過對比不同處理方法的治理效果，可以發現臭氧技術具有更好的COD 去除效果。為了更直觀地比較不同處理方法的治理效果，繪制了圖2 的對比圖像。該圖像顯示了不同處理方法對COD和NH3-N的去除效果。從圖中可以清晰地看出，臭氧技術在去除COD 和NH3-N方面具有最佳的治理效果。

5 結語

應用臭氧技術后，出水平均COD 含量和NH3-N含量分別為14mg/L-1和3mg/L-1，較好地實現了最初研究目標。這一結果表明，臭氧技術能夠有效地去除污水中的有機物和氨氮等污染物，顯著提升出水水質，滿足環保和排放標準要求。臭氧技術在給排水污水治理中的應用具有廣闊的前景和重要的實際意義。相信，隨著技術的不斷發展和完善，臭氧技術將在未來的污水治理領域發揮更加重要的作用，為保障人類健康和生態環境做出更大的貢獻。