高浓度臭氧水制备系统的研究.pdf

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1、第38卷第6期化工机械697高浓度臭氧水制备系统的研究陈立波¨卜辛国2王建刚1(1．吉林化工学院；2．中国石油吉林石化公司电石厂)摘要使用尼可尼泵一溶气塔组成的臭氧水制备系统，在溶气塔压力为0．25MPa时，使臭氧溶解效率达到90％以上。该系统用于油田回注水的杀菌处理，在接触时间为30min时，臭氧投加量为8．89／'t，硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌灭菌率可达到中等渗透油藏注入水A2级指标。。关键词尼可尼泵溶气塔臭氧水制备系统硫酸盐还原茵中图分类号TQ051．21文献标识码A文章编号0254-6094(2011)06-0697-04臭氧是氧气的同素异形体，具有很强的脱色、除味及杀菌特性¨’2

2、1，其沸点为一112。C，熔点为一251℃，相对密度为1．71，氧化还原电位为2．07V，仅次于氟(2．87V)，而当臭氧溶解于水中时可形成羟基自由基，氧化能力为2．80V，几乎与氟相当，它可将水中的污染物质氧化为无害物质，例如分解有机氯化物(PCB)、氯氟烃，也可将溶于水中的Fe“、Mn“等无机物质氧化为不溶于水的物质，方便去除，其与细胞膜接触时，破坏了细胞膜上的酶，使细胞膜的选择透过性受到损伤。同时，臭氧在杀死细菌时，不会使细菌产生抗药性，克服了用氯消毒时存在的缺点。此外，臭氧还具有防止结垢的特性，如臭氧能防止发电厂的冷却水管结垢，抑制其导热效率的下降，降低了更换冷却水管的频率¨1。笔者

3、通过探讨投加臭氧量、气液比、系统压力、溶解时间、溶解方式以及溶解环境等因素对臭氧传质效率、有效溶解效率和臭氧水浓度的影响规律，为设计生产浓度更大、灭菌效率更高、体积更小、运行费用更少的臭氧水工业装置提供科学依据。笔者采用由尼可尼泵、溶气塔和氧化池组成的臭氧水制备系统，制备出高浓度的臭氧水。1基本原理臭氧在空气中的半衰期一般为20—50min，并随温度与湿度的增高而加快；在水中的半衰期约为35min，并随水质与水温的改变而改变。目前臭氧的利用方式大部分是将其溶于水，产生臭氧水。笔者通过水泵在供水时形成的负压，将臭氧吸入水中，涡轮泵将气、液充分混合，泵人溶气塔中，溶气塔保持0．25MPa以上的压

4、力时，有利于臭氧的溶解，同时由于涡轮造成的水流紊动和速度梯度使气泡直径减小，加强了臭氧在气相和液相之间的传质，臭氧溶解效率较高”’51。2臭氧水制备工艺2．1工艺流程大部分臭氧杀菌工艺均是先制取臭氧水，再将其投加到需要处理的水中，停留一定的时间后，起到对水中的微生物灭活及污染物氧化的作用。臭氧投加技术采用涡轮负压法溶解臭氧，即采用混合效果较好的尼可尼泵将水和臭氧发生器产生的臭氧气体一同抽吸到溶解塔中，保持溶气塔中气体压力为0。20～0。25MPa，溶解臭氧的水在反应池中释放，产生臭氧水。臭氧水的制备工艺流程如图1所示。将经除湿、除尘后的洁净、干燥的空气或纯净的氧气输送到臭氧发生器中，空气或氧

5、气的通气量由臭氧发生器上流量计检测，利用阀门调节气量，通过控制尼可尼泵阀门调节进入溶气塔的工艺水流量。为保证进人系统的臭氧量稳定，工艺中增加了储气罐，为了充分混合，混合储存池中一}陈立波，男，1965年12月生，教授。吉林省吉林市，132022。698化工机械2011年臭图1臭氧杀菌试验I艺流程图小部分水进入尼可尼泵，同时臭氧发生器产生的臭氧通过储气罐进入尼可尼泵，在尼可尼泵的出水管内进行气水混合，混合后的气水进入溶气塔，由于溶气塔内含有压力，并形成水包气的状态，增加了臭氧在水中的溶解度，溶气塔出水用泵送人使用设备中。保持进入混合储存池的工艺水与送出的臭氧水流量一致，使混合储存池液面恒定。同

6、时可确定合适的循环水量和压力，系统运行稳定，从溶气塔进入混合储存池的水呈乳白状。2．2臭氧水的制备2．2．1臭氧水制备过程检查臭氧水制备系统各机电设备、管路阀门及系统各设备，确认均处于良好状态，确认机电设备的电源、管路阀门处于关闭状态。将混合储存池中注满工艺水，打开阀门1，关闭阀门2～7，启动尼可尼泵，待水泵运转平稳后，慢慢打开阀门3，使流量计1读数保持在0．2t／h左右。待溶气塔液位位于液位计1／2处时，缓慢打开阀门5，保持溶气塔液位稳定并运行10min。待系统运行稳定后，缓慢打开阀门2，使臭氧发生器上气体流量计在50—150L／h范围内。调整阀门4使溶气塔上部的压力表读数在0．20～0．

7、25MPa范围内，此时溶气塔底部出水管在反应池中释放的溶气水呈乳状，再稳定运行10rain后将臭氧发生器电源打开，此时臭氧发生器工作，产生臭氧溶人到循环水中，形成臭氧水。形成稳定的臭氧水后，打开阀门6，启动水泵2，然后打开阀门7，将臭氧水送至消毒设备。2．2．2臭氧量核定试验采用GF-G．3加10G型臭氧发生器，流量计的量程为30一300L／h，气源为空气和氧气源时，厂家所提供的气体流量与臭氧产量关系如图2所