CN107445256A - 一种连续流过滤式电解臭氧化杀菌消毒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续流过滤式电解臭氧化杀菌消毒方法。该方法中阴极为高效产双氧水阴极，以臭氧发生器产生的臭氧和空气混合气为阴极产双氧水气源，待处理水进入反应器，连续穿透阴极、阳极，两极间距为1‑10mm，处理过程控制电流20‑100mA，处理后从阳极流出即实现杀菌消毒作用。该体系利用了臭氧发生器和电解原位产生的双氧水、臭氧、余氯、羟基自由基等的共同作用，消毒性能持久稳定且能耗低，且适合中性、偏碱性条件，无需调节原水pH，节省了处理费用。尤其是采用连续流过滤式反应器，处理过滤即实现杀菌消毒作用，所需空间少，适宜压舱水、养殖废水等空间紧张场合。
Description
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，涉及一种连续流过滤式电解臭氧化杀菌消毒方法。
背景技术
压舱水是指为控制船舶横倾、纵倾、吃水、稳性或应力而加装到船上为了保持船舶平衡，而专门注入的水及悬浮物质，在现代远洋船舶航海安全和高效营运中起着十分重要的作用。船舶压舱水的给排过程是造成地理性隔离水体间海洋生物传播的最主要途径，给全球经济造成的损失以每年近百亿美元的速度递增。压载水带来的外来有害生物入侵加剧了海洋生态生态系统的破坏和自然环境的恶化，已经被全球环境基金组织和国际海事组织认定为当前海洋环境所面临的四大威胁之一。
如何安全有效治理船舶压载水，发展高效杀菌消毒方法是目前国际海洋环境研究中的难点和热点之一。目前处理船舶压载水的方法主要有过滤、离心、电解法、紫外光照射UV法、臭氧法等。这些方法存在一些问题。过滤法易堵塞，对体积小的微生物处理不完全。离心法对与海水比重相近的生物无法分离，设备大，在处理大流量的压舱水时受限。紫外线辐射(UV)法在浊度较高的水中紫外线减弱，杀菌效果减弱。因此，急需建立一种高效、快速、绿色无污染的杀菌消毒新方法。
臭氧和电解工艺均具有杀菌的效果，但会产生消毒副产物。电解臭氧化是臭氧与电解相耦合产生羟基自由基，已有文献证明电解臭氧化可以有效抑制消毒副产物的生成，且羟基自由基是最活泼的一种活性分子，具有极强的氧化能力，能很容易地氧化分解各种有机物和无机物，达到很好的杀菌效果。如何针对压舱水、养殖废水等实际场合实现过滤即净的杀菌消毒效果，无疑具有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的即是发展一种高效的连续流过滤式电解臭氧化杀菌消毒方法，相比常规电解具有更高效的传质效果，同时耦合过滤、臭氧化等多重作用，从而实现更高效的杀菌消毒效果和连续通过即净的能力。
本发明如下：阴极为高效产双氧水阴极，以臭氧发生器产生的臭氧和空气混合气为阴极产双氧水气源，气体流量控制20-100mL/min；待处理水以7-35mL/min的流速进入反应器，连续穿透阴极、阳极，两极间距为1-10mm，处理过程控制电流20-100mA，处理后从阳极流出即实现杀菌消毒作用。阳极可为网孔状的DSA、BDD等高析氧电位阳极，而阴极为石墨毡及其碳黑、PTFE改性的高效产过氧化氢阴极。
本发明具有以下的突出特点和有益效果：
(1)该方法充分利用了原位产生的臭氧、双氧水、羟基自由基、余氯等氧化剂的共同作用，实现了很好的杀菌消毒效果。对大肠杆菌的实验表明，当进水菌浓度为106-107CFU/mL时，杀菌效果1g(c/c0)可达-5.5；当菌浓度为0.6×104CFU/mL时，出水菌浓度＜250CFU/100mL。
(2)该方法处理性能持久稳定且能耗低，且适合中性、偏碱性条件，无需调节原水pH，节省了处理费用。实验表明，该体系处理进水菌浓度为106-107CFU/mL所需能耗为0.031kWh/m3+0.041kgO3/m3，且处理5天后出水中细菌数量几乎保持不变。
(3)该体系采用连续流过滤式反应器，处理过滤即实现杀菌消毒作用，所需空间少，尤其适宜船舶等占地小的场合。
附图说明
图1为三种工艺对107-108CFU/mL大肠杆菌灭活效果比较。
图2为电解臭氧化工艺对107-108CFU/mL大肠杆菌杀菌持久性考察。
图3为电解臭氧化对0.6×104CFU/mL大肠杆菌杀菌效果考察。
具体实施方式
本发明通过以下实施例结合附图进一步详述。
(1)本发明的方法处理过程
以DSA网孔电极为阳极、经碳黑与PTFE改性的高效产过氧化氢的石墨毡为阴极，两极间距8mm，鼓入50mL/min臭氧发生器的产生的气体。模拟压舱水盐度为23.1、大肠杆菌的浓度分别为107-108CFU/mL和0.6×104CFU/mL，以7mL/min的进水流速泵入反应器，水流由下往上依次穿过阴极和阳极，控制电流50mA。
该实例对比了滤过式体系中电解、臭氧以及电解臭氧化三种工艺对模拟压舱水中大肠杆菌的灭活效果，菌的浓度为107-108CFU/mL，如图1所示。可以发现，电解臭氧化工艺明显好于电解和臭氧工艺。当电流为50mA，流速为7mL/min，曝气量为50mL/min时，电解臭氧化工艺可以保持出水大肠杆菌灭活效果1g(c/c0)可达-5.5，并且出水稳定，五天后出水中细菌量没有增加(图2)，充分体现了该体系的稳定性和高效性。
该实例对比了不同曝气量时，进水菌浓度为0.6×104CFU/mL时出水的大肠杆菌的含量，如图3所示。可以发现，出水大肠杆菌含量均可达到国际海事组织关于压舱水的排放标准(＜250CFU/100mL)。
Claims (3)
1.一种连续流过滤式电解臭氧化杀菌消毒方法，其特征在于：
(1)阴极为高效产双氧水阴极，以臭氧发生器产生的臭氧和空气混合气为阴极产双氧水气源，气体流量控制20-100mL/min；
(2)待处理水以7-35mL/min的流速进入反应器，连续穿透阴极、阳极，两极间距为1-10mm，处理过程控制电流20-100mA，处理后从阳极流出即实现杀菌消毒作用。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述阴极为石墨毡及由炭黑、PTFE改性的高效产过氧化氢阴极。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述阳极为网孔状的DSA、BDD等高析氧电位阳极。
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