臭氧在自來水廠深度處理中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：臭氧活性炭深度處理工藝是非常重要的一種處理工藝，是對(duì)出水水源進(jìn)行改善的一種重要方式，本文重點(diǎn)對(duì)臭氧在自來水廠深度處理中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：臭氧;自來水廠;深度處理;設(shè)計(jì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）07-0-02

Abstract：The advanced treatment process of ozone activated carbon is a very important treatment process and an important way to improve the effluent water source. This paper focuses on the analysis and research of the design and application of ozone in the advanced treatment of waterworks. reference.

Key words：Ozone;Water plant;Advanced treatment;Design;Application

1 臭氧水處理的機(jī)理介紹

臭氧在與水相融之后會(huì)發(fā)生兩種反應(yīng)，首先，可以產(chǎn)生直接氧化的作用，選擇性較高、反應(yīng)速度較慢，容易和苯酚等一系列芳香化合物以及胺類物質(zhì)、乙醇等進(jìn)行反應(yīng);其次是臭氧在分解的過程中會(huì)出現(xiàn)羥基-自由基而產(chǎn)生裂變反應(yīng)，這種反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量具有強(qiáng)氧化性，而且非?；顫姷膯卧友?，可以將水中的一些有機(jī)物質(zhì)、微生物、細(xì)菌等瞬間分解，具有較好的水處理功能。

2 某自來水廠深度處理設(shè)計(jì)

綜合分析技術(shù)及經(jīng)濟(jì)的因素，當(dāng)前，在水廠深度處理中使用最多的就是臭氧活性炭聯(lián)用技術(shù)。臭氧活性炭聯(lián)用技術(shù)主要是在活性炭池當(dāng)中適當(dāng)?shù)募尤胍欢康某粞?，這種臭氧在接觸反應(yīng)是當(dāng)中會(huì)進(jìn)行充分的氧化反應(yīng)，讓水中的有機(jī)物快速氧化降解，將一些大分子的物質(zhì)逐步向小分子轉(zhuǎn)變或者直接被氧化掉，生成一些小分子，被活性炭所吸附。這樣可以讓活性炭去除水中有機(jī)物的能力大幅度的提高，可以讓活性炭的使用壽命有效延長(zhǎng)，發(fā)生氧化反應(yīng)能夠讓有機(jī)物的可生化性大幅度提高，讓部分物質(zhì)溶解，在膠體有機(jī)物進(jìn)行絮凝之后，可以讓它們成為一種可過濾或可沉淀的物質(zhì)，能夠讓水質(zhì)大幅改善，將水中的鐵、錳、色度、有機(jī)物等有效去除。

3 臭氧系統(tǒng)的構(gòu)成

3.1 氣源氣系統(tǒng)

臭氧系統(tǒng)使用的原料氣主要是氧氣和空氣，氧氣又分為兩種，一種是外購的液氧，一種是現(xiàn)場(chǎng)制氧。在選擇氣源氣的過程中，主要需要重視以下幾項(xiàng)問題，首先需要具體分析單位臭氧的綜合成本，比如說氣源氣、電耗、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用以及設(shè)備租賃的費(fèi)用等;其次，需要對(duì)臭氧的需求量進(jìn)行重點(diǎn)分析，確認(rèn)供水量;第三需要保證設(shè)備的管理符合要求，并且設(shè)備處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。在實(shí)際運(yùn)行的過程中，主要使用液氧對(duì)臭氧系統(tǒng)進(jìn)行供氣。

3.2 臭氧發(fā)生器

3.2.1 放電管部分

在臭氧發(fā)生器當(dāng)中，放電管是非常重要的，利用接地和放電管的無聲放電可以將氧氣的化學(xué)鍵打斷，并且對(duì)其進(jìn)行重新組合，而出現(xiàn)臭氧。在臭氧發(fā)生器當(dāng)中，核心在于介質(zhì)阻擋雙間隙放電技術(shù)，這種技術(shù)在實(shí)際使用的過程中效果較好。原料氣流在通過絕緣介質(zhì)以及臭氧發(fā)生器罐體接地極的過程中會(huì)出現(xiàn)一定的間隙，這些間隙間會(huì)產(chǎn)生高壓放電等情況將氧氣電離，形成臭氧。

3.2.2 電源/控制裝置

電源/控制裝置在臭氧發(fā)生器當(dāng)中起到控制各環(huán)節(jié)運(yùn)行以及供電等功能，是非常重要的一項(xiàng)設(shè)備。在電源裝置當(dāng)中，高頻電流型變頻器（IGBT）是最重要的設(shè)備，起到整流電路的作用，主要是把三相工頻電向直流電轉(zhuǎn)換，整流元件可以通過二極管或者可控硅控制，通過電源控制電路來調(diào)節(jié)整個(gè)整流可控硅導(dǎo)通角，或者利用多重化整流來控制直流電壓，得以合理的控制整流電路，平波電抗器能夠防止在放電的過程中由于負(fù)載變動(dòng)而出現(xiàn)高電壓，可以確保整個(gè)設(shè)備處于可靠運(yùn)行的狀態(tài)。

3.3 冷卻水系統(tǒng)

在設(shè)計(jì)臭氧發(fā)生器系統(tǒng)的過程中，需要合理的設(shè)計(jì)冷卻水系統(tǒng)以及冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，主要包含了水泵、閥門、儀表、膨脹罐、換熱器、底座等，外循環(huán)水通過水冷卻系統(tǒng)的板式換熱器之后。會(huì)逐步向外環(huán)境釋放出大量的熱量，不會(huì)由于環(huán)境溫度而產(chǎn)生影響。

3.4 臭氧投加系統(tǒng)

3.4.1 預(yù)臭氧投加系統(tǒng)

在設(shè)計(jì)預(yù)臭氧投加系統(tǒng)的過程中，通過文丘里水射器讓臭氧和被處理的水之間進(jìn)行充分的混合接觸和反應(yīng)，旁路水流利用提升泵進(jìn)行增壓，通過文丘里水射器在接觸池當(dāng)中投加，通過水射器之后的高壓水流會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓，把臭氧吸入水流當(dāng)中，與水進(jìn)行充分的混合，在水射器當(dāng)中，往往會(huì)有較高的水壓的水流，可以讓擴(kuò)散噴嘴中產(chǎn)生的臭氧變成無數(shù)氣泡，讓水流和氣流之間的接觸面積大幅度增加，最大化提高臭氧的反應(yīng)效率，含有臭氧的水向主管/接觸池當(dāng)中通入，臭氧氣體通過流量計(jì)的過程中，利用流量控制閥來對(duì)其進(jìn)行合理的控制，在泵水設(shè)計(jì)投加系統(tǒng)當(dāng)中還設(shè)置了手動(dòng)控制蝶閥，通過這些閥門可以定時(shí)對(duì)其進(jìn)行關(guān)閉，主要起到維護(hù)作用，避免進(jìn)氣管路的一些參數(shù)超過設(shè)定閾值，在管路當(dāng)中，還會(huì)設(shè)置相應(yīng)的壓力開關(guān)閥門。

3.4.2 后臭氧投加系統(tǒng)

臭氧投加的主要目的是對(duì)常規(guī)的出水指標(biāo)進(jìn)一步改善。投加方式一般采用2段投加和3段投加法。為了進(jìn)一步提高臭氧傳質(zhì)效率以及有機(jī)物去除效率，降低后續(xù)出水余臭氧濃度，最佳的投加方式是3段投加，投加量從前到后降低。曝氣系統(tǒng)主要通過不銹鋼支架和陶瓷曝氣盤共同組成，需要保證材料不能被臭氧水所腐蝕或者溶解，曝氣系統(tǒng)當(dāng)中使用的材料主要是316L不銹鋼或者使用其他一些更好的密封材料，來確保防腐的效果。與此同時(shí)，還要進(jìn)行手動(dòng)球閥的配置，主要目的在于維護(hù)接觸池的過程中，防止臭氧向接觸池外流出。

4 運(yùn)行效果

某自來水廠設(shè)計(jì)規(guī)模20萬m?/d，水廠自用水量5%。預(yù)臭氧接觸池2座，規(guī)模為20萬m?/d，有效水深6.5m，接觸時(shí)間5min，臭氧投加量0.5～1.5mg/L;后臭氧接觸池2座，規(guī)模為20萬m?/d，有效水深7.0m，臭氧投加量1.0～2.5mg/L，單座接觸時(shí)間15min，三段投加，各段接觸時(shí)間依進(jìn)水方向約為4.0min、5.5min、5.5min，各階段按50%、25%、25%布?xì)狻０闯粞跬都恿颗渲贸粞醢l(fā)生器，采用臭氧發(fā)生器3臺(tái)，臭氧濃度為10%wt時(shí)，單臺(tái)產(chǎn)量為13.5kg/h，當(dāng)臭氧濃度為6%wt時(shí)，單臺(tái)產(chǎn)量為17.5kg/h，臭氧濃度在6～12%之間可調(diào)。在深度處理臭氧系統(tǒng)使用之后，對(duì)剩余氨氮的去除率超過了70%，CODmn的去除率也超過了70%，這就說明臭氧活性炭深度處理工藝和常規(guī)處理工藝相比，能夠更好地去除有機(jī)物，具有較好的效果，符合設(shè)計(jì)的具體需要。

5 結(jié)束語

臭氧能夠?qū)⑺械奈⒘坑袡C(jī)物污染物有效去除，可以讓水中的AOC濃度明顯降低。在設(shè)計(jì)和應(yīng)用的過程中，本系統(tǒng)依然產(chǎn)生了一定的問題，在解決問題的時(shí)候，需要相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)一步的摸索和研究，只有如此才能讓臭氧系統(tǒng)的處理水平提高。

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收稿日期：2019-01-02

作者簡(jiǎn)介：顏丙乾（1989-），男，漢族，碩士研究生，技術(shù)工程師，研究方向?yàn)樗畯S深度處理、污泥干化處理。