陕西省环境监测中心站 陕西西安 710054
摘要：长期的实践使人们逐渐认识到，无论是单一的臭氧技术还是生物膜技术，虽各有所长，但都有其不足，因而均不是使水质优化的最佳可行技术。臭氧-生物填料塔工艺在生活污水深度处理中取得了较好的效果，各种填料是生物膜法工艺的核心。由于臭氧－生物填料联用技术独特的优越性，该项技术在生活废水的净化处理方面得到广泛的应用。本文主要探索不同填料与处理效果之间所存在的关系，对填料性能进行分析，进而寻找出最好效果的处理填料。
关键词：臭氧生物填料；污水处理；深度处理
1 臭氧生物填料工艺简介
1.1 工艺原理
臭氧生物填料塔工艺是将填料物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒四种技术合为一体的工艺。利用臭氧预氧化作用，初步氧化分解水中的有机物及其它还原性物质，以降低生物填料塔的有机负荷，同时臭氧能使水中难以生物降解的有机物断链、开环，使其能被生物降解。另外，臭氧工艺还能在处理水中起到充氧作用，使生物填料塔有充足的溶解氧用于生物氧化作用。填料能够迅速地吸附水中的溶解性有机物，同时也能富集水中的微生物，表面吸附的大量有机物也为微生物提供了良好的生存环境。在有丰富的溶解氧的情况下，微生物以有机物为养料生存和繁殖，同时也使填料表面得以再生从而具有继续吸附有机物的能力，最终去除水中的有机物，进行深度处理。
1.2 存在的问题
尽管臭氧-生物填料工艺在生活废水的处理方面有着良好的效果，但该法仍然存在一些问题。主要表现在：（1）臭氧发生器能耗高，臭氧产率低，制作工艺复杂，而且臭氧在水中的溶解度小，因此操作的运行成本高，如何提高臭氧的溶解度，成为研究的方向；（2）臭氧在水中分解很快，消毒作用难以持续；（3）生物填料再生费用较高，且受再生方法的限制；（4）生物填料一般运行1年以上需要更换，如果处理不当会造成二次污染。
2 臭氧在污水处理中的应用
2.1 臭氧氧化用于消毒
O3属于溶菌剂，用于杀菌消毒可以达到彻底、永久地消灭物体内部所有微生物。原理是利用O3能破坏或溶解微生物的细胞壁，迅速地扩散到细胞内部，氧化破坏细胞内酶，使细胞发生通透性畸变导致其溶解死亡。Fetner、Ingols研究指出，O3的消毒作用是瞬时彻底的。与传统的Cl2相比，O3杀菌能力是其600～3000倍，且pH值的变化范围较大，投加量少。O3的投加量一般是Cl2所能达到同样效果的投加量的0.6倍，平均投加量为1mg/ L，并能保证一定的剩余浓度0.6mg/L。虽然有研究表明剩余O3对水生生物有影响，但由于其在水中半衰期短，容易分解，不会对受纳水体生物造成重大影响。O3消毒广泛应用与给水，污水深度处理中，最先于法国，后来在欧美等一些国家也得到应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2 臭氧氧化用于去除水中杂质
利用O3去除水中有机物时，一般将其用作预氧化剂，它能部分氧化有机物中分子量小的中间产物。实验表明，O3氧化使分子量大于105的有机物减少，但却增加分子量在1000～3000的有机物的量。这样就提高了后续装置中的生物活性，有利于有机物质的去除。
现在国内外广泛应用的工艺为：O3（预处理）+生物活性滤池。此工艺比普通的活性炭工艺的去除COD（去除率高达68%）更有效。O3也能去除水中氨氮：在高pH（9～10）下诱发臭氧产生强氧化能力的OH・来氧化废水中的氨氮，此种方法可运用于高氨氮废水（垃圾渗滤液）处理，也可用于废水的深度处理中。
2.3 臭氧氧化处理剩余污泥
在污水处理厂的剩余污泥中投加O3，使其与泥中生物接触，从而破坏了微生物的细胞膜，使污泥成为容易分解的生物污泥。Yasui H和Nakamura K等研究了向剩余污泥中投加O3，此技术提高污泥的可生物降解性，几乎能够完全去除剩余污泥，而且并不影响整个工艺中处理水的水质。他们的实验研究发现，非连续臭氧氧化比连续的投加能得到更好的效果，而且大量节省了臭氧的投加量。在获得同样的处理效果前提下，非连续投加量只是连续投加量的30%左右。利用臭氧进行剩余污泥处理是一种行之有效而且节省运行费用的新工艺，有着良好的前景。
3 实验研究分析
3.1 实验流程
整个工艺流程包括一个气浮池、砂滤罐、臭氧反应塔、五个生物填料塔。臭氧实验装置主要由臭氧发生器、臭氧塔组成。生物填料塔塔高1500mm，外径为100mm，共有五个填料塔，填料装填高度均为800mm。其中四个进行硝化反应，前三个塔分别装填生物活性炭、生物陶粒和WD-20型生物填料，都投加硝化菌1；另一个塔装填生物活性炭，投加硝化菌2；每个生物反应器内置曝气头三个，四个反应器曝气为并联曝气，由主输气管流量计控制。反应塔采用溢流出水，具体做法如下：柱子的出口连接塑料管，塑料管的中间部分固定在反应柱的一定高度处，管子的另一端下垂接容器或下水道。按照相关的要求，最终采用生物陶粒、活性碳、及大连宇都环境工程技术有限公司制造的WD-20型微生物膜载体填料进行试验，三种填料孔隙率分别依次为：46.15%、64.92%、90%。
3.2 结论分析
臭氧单元对生活污水二排污水中氨氮、COD的去除率较小，且去除率随臭氧投加量、气水比的增加而增大，最佳气水比为1.35时臭氧最佳投加量为4.5g/h。间歇操作时的污染物脱除负荷能力，总体上看各填料塔参数：氨氮＞COD＞总氮，生物炭填料塔比其他两种生物填料的氨氮、COD、总氮脱除负荷都大。连续操作最佳水力停留时间时污染物脱除负荷能力，WD-20型生物填料的氨氮、总氮脱除负荷大于生物炭、生物陶粒。各硝化塔中均发生了短程硝化反硝化，其中生物炭系统的短程反硝化最为稳定、高效。
4 结语
总而言之，经过以上的分析得知，臭氧生物活性炭组合工艺在生活污水处理中有着其它处理方法无法比拟的优越性。
参考文献：
[1]钟伟.臭氧-生物填料污水处理工艺性能优化研究[J].中国新技术新产品，2012（2）：56.
[2]谷风；席劲瑛；胡洪营；唐好；利用臭氧控制VOCs生物过滤塔生物量[J].土木建筑与环境工程，2012（1）：65.
论文作者:白立星,罗克强,黄艳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：臭氧论文; 填料论文; 生物论文; 有机物论文; 水中论文; 工艺论文; 污泥论文; 《基层建设》2018年第5期论文;