净水厂臭氧处理系统的设计要点与分析

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1、净水厂臭氧处理系统的设计要点与分析梁萍(邯郸巾自来水公司．河北邯郸056003)摘要：在给水深度处理工艺中臭氧系统得到越来越多的应用．结夸轶西水厂臭氧处理系统的设计与建设．详细介绍了臭氧系统中臭氧气源制备、臭氧发生系统、接触反应、尾气破环系统等的设计方法厦建设经验。实际运行中．该水厂臭氧系统运行稳定、出水选标。关键词：净水厂；臭氧处理系统；设计；接触反应；尾气随着居民生活水平的不断提高和健康条件的日益改善．饮用水水质标准要求亦愈来愈高，常规的絮凝、沉淀、过滤、消毒净水工艺，已难以满足水质不断提高的要求，有必要在现在常规处理工艺的基础上．再增加水质深度处理。臭氧氧化+活性炭过

2、滤的水质深度处理工艺，已在深圳、上海、昆明、常州等城市逐步实施。在臭氧活性炭工艺中．臭氧系统是其重要的组成部分．其配置直接影响着净水效果与运行成本。邯郸市铁西水厂二期工程2004年建成投产．设计供水规模为300万m3、d，采用的处理工艺为：臭氧预处理+常规处理+臭氧一生物活性炭滤池。工艺流程如图l。1臭氧的作用臭氧在给水净化工艺中的主要作用有：前（预)氧化和主氧化。在前氧化工艺中，臭氧的作用主要有：去除臭和味、色度、铁、锰以及重金属和藻类，使水中胶体微粒脱稳，改善絮凝效果，减少混凝剂的投加量，并可去除THM等“三致”物质的母体物，减少水中“三致”物质的含量，可将大分子有机物

3、氧化为小分子有机物，氧化无机物质如氰化物、碳化物、硝化物。主氧化工艺中，臭氧一般与活性炭联合使用，其作用主要有：杀死细菌和病毒；氧化有机物，如杀虫剂、清洁荆、苯酚等；去除DOC；氧化分解螯合物．如EDTA和NTA等。2主要工艺参数对于臭氧处理系统来说，臭氧的投加量、投加浓度、接触反应时I刨以及在水中的转移效率这4个工艺参数十分关键。前臭氧接触时间一般为2～4min．投加量一般为0．5～1．5mg／L：后臭氧接触时间一般不小于10min，投加量一般为1．5～2．5mg／L．水中剩余臭氧的质量浓度为0．2～0．4mg／L：转移效率均应大于95％。3臭氧系统的设计在给水净化工艺中

4、，臭氧系统一般由臭氧气源制备、臭氧发生、接触反应、尾气破坏系统等儿部分组成。3．1臭氧的气源制备臭氧发生器的气源可以是：干燥空气、液态氧、气态氧。空气制臭氧，臭氧发生设备投资高，运行电耗高．臭氧产量与含量低，臭氧的质量分数一般在3％一4％，生产1kg03耗电量在10～13kW·h。液态氧(LOX)制臭氧，臭氧发生设备投资低，运行电耗也低。臭氧质量分数可达18％甚至更高，生产lkg03耗电量在lO～13kW·h。但液态氧一般需外购．臭氧发生总成本随着液态氧价格的变化而变化。气态氧制臭氧，臭氧发生没备的投资比空气制臭氧低，但比液态氧制臭氧要高。臭氧质量分数也可达到18％甚至更高

5、，生产1kg03耗电量在1l～14kw·h。气态氧·般是VPSA(VacuumPressureSwingAdsorption，真空变压吸附技术)现场制般，它是利用分子筛吸附空气中的氮气，让空气中的氧气从分子筛通过，从而达到空气分离的目的。当分子筛吸附饱和后，再通过变压，使分子筛中的氮气脱落从而得到再生：之后，分子筛再重新工作。现场制氧气，氧气体积分数一般在90％一93％，生产lkg03能耗一般在0．3～0．4kW·h。用液态氧制臭氧，过验表明氧气体积分数在97．7％，氮气体积分数在2．3％时，臭氧发生器的臭氧产率最高。经分析比较．铁西水厂采用了VPSA现场制氧气的气源形式，

6、另外配置一套液氧备用设备系统。VPSA现场制氧系统的生产规模折合成100％纯氧后为400Nm3/h(Nm3／h——标准立方米，O℃、1．013x105Pa时的体积)，产品气体中氧气的体积分数不小于90％。3．2臭氧发生系统臭氧是氧分子通过高压放电区时，被高电位电场电离而变成氧原子，一个氧原子与一个氧分子再结合，形成03。臭氧发生器是整个臭氧处理系统的设备核心，臭氧发生器的臭氧产量与质虽分数，随着供气压力的增高而降低，其最佳工作压力一般为O．12～0．13MPa．目前国内水厂使用的臭氧发生器大都是由国外进口，能够生产高浓度、高产量臭氧发生器的厂家全世界也就几家。可以通过招标形

7、式来采购设备。臭氧系统的管道绝人部分是采用不锈钢材质，所接触的介质是空气、氧气、臭氧等，属于要求较高的工业管道，可参考化工行业的相关标准、规范束设计、施工及验收。由于氧气和臭氧的危险性，在生产运行中要求管道既不能有任何泄，也不能有任何颗粒、纤维、油脂，所以对系统管道最基本的要求就是密封和清洁。要达到这一目的就必须在管道的连接、清洗、吹扫、试压等方面严格把关。铁西水厂共配备3台臭氧发生器，总发生量为140kg／h．臭氧的质量分数不低于10％。冷却水水温不超过32℃。管道绝犬部分采用焊接的连接形式．并对焊缝进行x光无损