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提高使用臭氧的DAF（溶气气浮）系统的水质参数分离能力

李炳浩宋元哲金惠扬金正铉

韩国蔚山大学土木与环境工程专业 680-749

（e-mail:bhlee@mail.ulsan.ac.kr;won72@mail.ulsan.ac.kr;mugan83@hanmai ;chaogodx@）

摘要因溶气气浮系统（DAF）具有优良的分离能力已被应用于饮用水和废水处理。研究表明可以通过臭氧提高DAF系统的分离能力。因臭氧作为空气的替代物应用于DAF系统，故该系统也被命名为DOF（溶解臭氧气浮）系统。众所周知，臭氧不仅提高了混凝效果还提供了体积更大的微气泡。这是因为臭氧在水中的溶解度高于在空气中。与DAF系统相比较，臭氧在DOF系统中提高了ss13.6%和浊度21%的去除率，TP也下降了7.7%之多。41.5%的色度和7.4%的CODcr去除率提高了。在DOF系统中，54%的大肠菌群和57%的异养菌得到去除。由于臭氧的强氧化能力提供了大体积的微气泡使得DOF系统分离大部分水质参数的能力显著提高。关键词气浮系统；DOF系统；臭氧；分离；废水处理

引言

溶气气浮系统（DAF）由于其优良的絮凝能力已被用来去除饮用水和废水处理中的悬浮物。（Kwak等人，2005；Kang等人，2005）。DAF系统已用于抛光生物处理的工业废水；也被用来去除DBP（消毒副产物）在饮用水供应的前体和孢子虫。（Schmidt等人，1995；Hall等人，1995）

由于强大的氧化电位，臭氧已被广泛用于饮用水和废水处理（Graham等人，2004；John等人，2005；Sivaganesan和Marinas，2005；Shu等人，2005）。在饮用水处理中，臭氧主要用于去除微生物（John等人，2005；Sivaganesan和Marinas，2005）和去除微污染物（Graham等人，2004；Fujita等人，2004）。然而在废水处理中臭氧有各种不同的用途，如去除色度（Shu等人，2005；Selcuk，2005）和去除非生物降解材料（Saroj等人，2005）。

在本次实验中，由于臭氧应用于气浮系统，以至于气浮系统改名为DOF（溶解臭氧气浮）系统。气浮系统利用臭氧的强氧化能力而产生的较大体积的微气泡可显示出改进后的分离能力。臭氧在水中的溶解度比在空气中大，这使得它有可能产生较大体积的微气泡。因此，DOF系统比DAF系统具有较大的浮力。

在这项研究中DOF系统应用于二级污水处理厂。在DAF系统中臭氧的作用是估计分离提高的能力。

方法

实验装置

一个建在H的DOF二级污水处理厂的能力是200m3/d。臭氧的量为2.0-5.0mg/l。DOF的工艺流程见图1，操作条件见表1.

图1 DOF系统的工艺流程

表1 系统参数的操作条件

水质参数分析

比较每周一天试运行期的DAF样品和DOF样品的分离能力。DOF可以通过替代路线同时关闭其他路线选择性操作。样品的分析是根据标准方法和校准仪器完成的。

试验期

从2005年1月底至2005年7月这6个月的时间进行了实验。该厂是连续性操作，样品4-5天每周每月。

混凝剂的使用

平均6.9mg/l的明矾用于混凝。

结果与讨论

分离去除

悬浮固体。DAF系统的主要目的是去除悬浮固体，其他水质参数也被溶入空气的DAF系统去除。图2显示了在DOF系统中ss的去除率比在DAF系统中高。这说明臭氧提高了混凝效果。

选择系统在相同的条件下操作，利用臭氧平均提高对ss13.6%的去除率。分析认为，该分离能力的增强来自增大微气泡的体积，以及通过臭氧提高溶解材料的氧化。臭氧在水中的溶解度高，比空气具有较高的氧化电位。由于系统最终稳定，ss的浓度随时间的流逝而下降。

图2 DAF和DOF系统中二级污水出水ss的去除

浊度。DOF系统出水浊度稳定保持在1NTU，比在DAF系统中低。如图3所示。浊度测量等级由悬浮物引起光通道堵塞的程度决定。从而在两个系统中去除模式与悬浮固体类似。臭氧在DAF系统中不仅可以提高浊度的去除率而且可以稳定处理后水质标准。在DOF中出水浊度的变化小于在DAF中，如图3所示。臭氧增加了平均21%的浊度分离。

图3 DAF和DOF系统中二级污水出水浊度的去除

总磷。总磷通常是河流和湖泊水体富营养化的限制性营养。幸运地是，不论是在DOF系统还是在DAF系统中TP的去除率很低。因为总磷参与混凝和絮凝反应，它与浮泥一起被去除。分析认为，因为臭氧和其他材料一起氧化溶解磷，增加了平均7.7%TP去除率。在DAF出水浓度在去除75.4%的TP。从0.72mg/l下降到0.18mg /l，并在DOF出水浓度中进一步去除83.1%的TP，从0.85mg/l下降到0.15mg/l。

图4 DAF和DOF系统中二级污水出水总磷的去除

化学需氧量。化学需氧量一部分通过分离去除，一部分通过氧化去除。化学需氧量于浮泥一起去除并去除有机物和进水被臭氧氧化的一些矿物。通过气浮分离化学需氧量减少了约20%。在DOF系统中通过臭氧氧化进一步减少7.4%。在气浮池中混凝与絮凝的协助下，臭氧可增加7.4%化学需氧量的去除率和氧化溶解的材料。

化学需氧量可以说是测定废水中有机物质精确地晴雨表之一。在DOF系统的出水中，化学需氧量浓度可以保持在20mg/ l,即使在进水中它的波动只是从20 mg/l 到40mg/l。

图5 DAF和DOF系统中二级污水出水化学需氧量的去除

色度。色度部分由分离去除，部分由氧化去除。不过色度的去除主要依靠于去除化学需氧量不同的氧化方法。色度通过气浮分离可去除平均42.6%，在DOF系统中通过臭氧氧化可进一步去除41.5%使色度的总去除率达84.1%。在DOF系统中生物处理工艺降到4CU时，色度的单位超过25%，虽然它以15CU保持在DAF系统中，如图6所示，由DAF分离和DOF分离氧化引起去除率的差异可在图6中清晰看到。

图6 DAF和DOF系统中二级污水出水色度的去除

大肠菌群。大肠菌群同样部分由分离去除，部分由氧化去除。在DAF系统中可通过分离去除45%的大肠菌群，在DOF系统中通过氧化进一步去除54%。在DOF系