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臭氧化消毒技术在海水消毒净化中的应用


时间: 2016-11-03 09:35:21 来源:中国水产网 关键词:臭氧消毒 

                 
一. 背景和意义
  陆地淡水资源紧缺已成为世界性的危机。本世纪以来,世界农业用水增长了37倍、城市生活用水增长了12倍、工业用水增长了20倍;现在每年还以4~5%的速度增长。目前已有100多个国家受到水源缺少的困扰,严重影响人民健康和社会经济发展。尤其我国是淡水资源奇缺的国家之一,人均淡水占有量仅2400m3/年。是世界人均占有量的1/4,特别是十四个沿海开放城市中,就有天津、青岛、大连等九个城市缺水,人均淡水占有量仅为400 m3/年。据测算我国每年因缺水而损失工业产值达2400亿元,因此沿海城镇丰富的海水资源的利用,当是解决淡水源不足的重要出路。
  海水综合利用主要指的是海水淡化、海水直接利用、海水资源提取等技术产业,其中海水直接利用系指工业用冷却水、洗涤用水和生活中的海水冲厕。而城市中工业用水占总用水量的80%,冷却水占工业用水的80%。尤其是沿海城镇中进行海产品加工、冷冻、冷藏的厂家很多,洗涤用水量很大;众多的肠衣厂洗涤用水量更是可观:占本行业用水量的90%以上,本项目在这方面极有推广价值,对缓解沿海城镇用水作用非同小可。
  1992年2月山东省食品进出口公司青岛冷藏厂拟定在扩建厂房的同时,对原来采用加氯进行海水消毒的方法进行改革,以提高水产品加工中所用洗涤海水的水质。并于1992年11月委托国家海洋局第一海洋研究所实施。课题组经过认真论证、设计,1994年5月开工兴建,10月建成一座处理量为200m3/h、细菌学指标和感官指标都优于国家饮水标准的现代化海水处理站。同年12月4日通过甲方组织的应用验收。


  二. 主要技术内容
  臭氧的性质和消毒净化机理
  臭氧是氧的不稳定的同素异构体,具有不同于其它消毒剂的特性:
  1.不稳定性。易分解成氧,不会造成二次污染。
  2.强氧化性。它的这一特性,决定它具有极强的消毒效果。
  3.易溶于水。这就大大提高了它在水中的消毒效果。
  4.它是气体,呈游离状态。
  理想的消毒设备不仅能杀死所有的致病细菌(病原体)和病毒,还能去除某些洗涤剂、农药中致色、致味、致臭等耐生物降解的物质。合理利用臭氧化消毒技术,控制臭氧的投加量,可同时完成以上工作,不用另外添加其它药物。
  臭氧杀灭细菌和病毒的作用,通常是物理的、化学的及生物的等几个方面的综合作用。其作用机制为:
  1.作用于细胞膜导致细胞膜的通透性增加,细胞内物质外流,使细胞失去活力。
  2.使细胞活动必须的酶失去活性,这些酶是合成细胞的重要成分。
  3.破坏细胞质内的遗传物质,直接破坏其RNA(核糖核酸)和DNA(脱脂核糖核酸)物质,导致新陈代谢障碍,直至死亡,这一过程是不可逆的反应,是极为迅速的。
  人工产生臭氧的方法较多,有电化学法、光化学法、高压电晕放电法等等,其中以高压电晕放电法产量最高、最经济、最实用,所以目前世界各国的臭氧发生装置多采用此法。其原理是原自自然界电闪雷击产生臭氧的原理。
  臭氧消亡的途径,可以说有两个,一是自然消亡,臭氧在250nm-320nm的紫外线照射下自然分解为02 ;二是化合消亡,臭氧是强氧化剂,它可与任何物质反应,化合消亡。由此使臭氧变成了不稳定,可迅速分解的物质。


  臭氧化消毒技术的优点:
  1.臭氧消毒作用是极强的,杀菌力强,菌谱宽,不管是细菌病毒,还是未萌动的饱子都具有杀灭作用。
  2.杀灭速度快,约为氯的百倍以上。
  3.臭氧消毒过程中产生的氧化物是无毒、无味、能生物降解的物质。
  4.臭氧能很快分解成为氧,不会产生二次污染,被人们称之为“洁净的消毒剂”。所以,过分使用不会产生危害。
  5.臭氧的消毒作用受pH和温度影响较小。
  6.臭氧是气体游离状态,消毒中不会产生死角。
  7.臭氧在消毒过程中,通过其氧化絮凝作用起到一定的净化作用。
  8.臭氧消毒技术可用于饮用水、海水、污水处理,也可用于环境物体等的消毒,应用范围广,被称之为“万能消毒剂”。
  9.臭氧在应用中,只能就地产生。所以,简便、安全、可靠、经济。
                       工艺流程的制定
  在总结了我们以往对臭氧化消毒实验、研究和应用的基础上,又进行了资料文献的汇集,同时参观和考察了臭氧化饮用水处理厂,并在实验室里进行了较长时间的海水消毒模拟实验,取得了一定的实验数据,从而提出了可行性报告、工艺流程方案、设备型号选择方案。

根据实验所取得的数据,厂方的要求和现场情况,我们制定了如上工艺流程

  1.设置自灌式一级提水泵房,内设IS-100水泵3台,根据需要水量开启一或二台,另一台备用。
  2.为滤除海水中悬浮物(ss)和杂质,设GSL22.6高速过滤一台,滤水量为200m3/h。
  3.为保证连续用水的要求,克服最低潮时一级泵短时间(约2h)提不上水的需要,设置了蓄水池,蓄水量约为300m3,并在二级泵房设置从蓄水池向消毒池提水的跨接泵一台。
  4.为保证消毒时间,消毒池内设置隔墙,使海水流向为折流方式。

  5.臭氧的产量与空气的干湿程度有很大关系,空气中含水量越少,臭氧产量越高,设备的寿命也越长,为此我们设置了一整套的空气处理系统。
  6.臭氧发生器采用了 QHW-500型,其臭氧含量可根据需要,通过使用不同高压和气量进行一定量的调节。
  7.二级泵设二台调频泵,把消毒后的海水送往使用地。
  8.为节约用地,整个海水处理站设计成两层,一层为水池,一层为设备,设备在水池上面。
  在整个工艺设计中我们坚持了既要达到消毒指标,又要节约经费和用地的目的,在设备的运用中,既要可靠耐用,又要经济节省。


三.应用情况及开发利用前景
  该项目5年来运行良好,水质处理情况达到预期目的,超过设计要求。如前所述,该项目对沿海城镇中众多海产品加工、冷冻、冷藏厂很有推广价值,开发前景良好。
  本工程处理海水200 m3/h,总投资约为90万元,进行中用电80kw/h,人工费20元/h,年维持费1万元,以每日8h工作计算,设备运行10年,则处理水量500万m3/10年,总费用为232万元,折合计算低于0.5元/ m3,工业用自来水以1.5元/m3计算,10年合计可节省500万元,其经济效益是可观的。对我国这样一个严重缺水的国家其社会效益更是不言而喻的。

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