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臭氧消毒在二次供水工程中的應用及工藝

2024-11-25 08:38:01| 發(fā)布者:

臭氧作為一種強氧化劑,在許多領域得到了廣泛的應用,在凈水工藝中也有悠久的應用歷史,幾乎與最常用的氯消毒同時被采用。但由于臭氧消毒系統(tǒng)設備復雜,投資大,耗電量高,以前只在少數(shù)...

臭氧作為一種強氧化劑,在許多領域得到了廣泛的應用,在凈水工藝中也有悠久的應用歷史,幾乎與最常用的氯消毒同時被采用。但由于臭氧消毒系統(tǒng)設備復雜,投資大,耗電量高,以前只在少數(shù)幾個發(fā)達國家得以采用。自20世紀90年代起,由于懷疑水中的有機物與氯消毒發(fā)生反應后形成的三氯甲烷具有致癌性,許多國家也逐漸對臭氧消毒產(chǎn)生了興趣,加大了研究力度,并逐步在飲用水處理系統(tǒng)中采用或增設了臭氧處理工藝。在我國,臭氧消毒總的來說是處在起步階段,尤其是在水廠凈水處理工藝中,但在區(qū)域二次供水工程中,臭氧消毒得到了一定的應用,積累了一些經(jīng)驗。

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1、臭氧生產(chǎn)原理

臭氧是一種強氧化劑,比氯具有更高的活性和氧化能力,很不穩(wěn)定,不易儲存。因此臭氧應根據(jù)需要就地生產(chǎn)。生產(chǎn)原理是:在一定的能量下,將O2分裂成O,再重新組成O3,化學方程式是:3O22O3。目前生產(chǎn)臭氧的方法有:紫外線照射法、電解法、放射化學法、無聲放電法,其中最經(jīng)濟、普及最廣的是無聲放電法,就是在放電器(即常見的臭氧發(fā)生器)通入空氣或氧氣,轉(zhuǎn)換成臭氧排出。

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2、臭氧消毒特性

2.1殺菌速度快、效果好。試驗結(jié)果表明,在0.45mg/L臭氧作用下,經(jīng)過2分鐘脊髓灰質(zhì)炎病毒即死亡;如用氯消毒,則劑量為2mg/L時需經(jīng)過3小時。臭氧不僅對全部病原菌、熒光菌、變形菌、靈菌等微生物均可快速殺滅,而且對某些普通消毒劑呈抗藥性的微生物也有十分顯著的殺菌效果。同時臭氧消毒幾乎不受ph的影響。

2.2可去除有機物。臭氧可去除水中的多種有機物,特別是有毒有害的微量污染物,并能使非生物降解物變?yōu)樯锝到馕?,大大降低處理成本?/span>

2.3可除臭、脫色。臭氧能有效去除多種藻類引起的臭和土臭、霉臭,對某些膠態(tài)物質(zhì)和有機物產(chǎn)生的顏色的去除也十分有效。

2.4水中的殘留物少,產(chǎn)生的附加化學污染物少。臭氧使水中的污染物通過氧化變成氣體或沉淀去除,它本身則被還原為氧離子而結(jié)合于揮發(fā)物或沉淀物中,或與H2O、H+結(jié)合,因而水中的殘留物很少;并且不會產(chǎn)生如氯酚那樣的臭味,也不會產(chǎn)生三氯甲烷等氯消毒的消毒副產(chǎn)物。

2.5臭氧可就地制造,只需電能。

2.6持續(xù)性消毒能力差。由于臭氧在水中很不穩(wěn)定,易分解成O2,致使其持續(xù)性消毒能力差,如接觸池出口處水中剩余臭氧尚有0.40mg/L,但經(jīng)過清水池的停留后,水中的剩余臭氧已完全分解,管網(wǎng)中的消毒已無從保障。因此還需與其它消毒劑一起配合使用,經(jīng)過臭氧消毒的自來水通常在其進入管網(wǎng)前還要加入少量的氯或氯胺,以維持一定的消毒劑剩余量。

 

臭氧的持續(xù)性消毒能力差在一定程度上限制了其在凈水廠的使用普及,但是在區(qū)域二次供水工程中,由于距離用戶終端比較近,飲用水流通周轉(zhuǎn)快,在蓄水設施中停留時間短,消毒后的水很快輸送到用戶,對持續(xù)性消毒要求不高,因此,受到了一些用戶的歡迎。 

 

3、臭氧消毒工藝設計

(1)工藝流程

由空氣(或氧氣)通過臭氧發(fā)生器生成的臭氧,通過水射器與水混合,接著進入清水池進行充分的接觸混合與反應,然后由水泵輸送至小區(qū)管網(wǎng)。

(2)氣源

氣源的選擇要結(jié)合臭氧發(fā)生量、場地條件、能耗、運行管理、維護等因素綜合考慮。臭氧發(fā)生器的氣源為空氣和氧氣。采用空氣為氣源時,由于空氣中含有較高的水分和灰塵,不僅影響臭氧的產(chǎn)量,而且會破壞介電體,因此需對空氣進行除塵和脫水干燥,但省去了氣源費用。以氧氣為氣源時,相比空氣氣源,耗電量小,節(jié)省動力費用,占地少,但購買氧氣也增加了運行成本,并且需經(jīng)常更換氧氣瓶,日常管理麻煩??紤]到電力供應充足,消毒間比較寬敞,工程選用空氣為氣源。

3)臭氧投加量

臭氧的殺菌效果主要取決于水中臭氧的含量、臭氧氣體在水中的分散程度(即混合是否均勻、充分)、臭氧與水接觸的時間。水中臭氧的濃度含量越高,殺菌的效果就越好,但并不是投加量越多越好,多了不但造成浪費,而且有可能在用戶使用的時候,帶來身體不適感。同時投加時還要考慮水質(zhì)狀況,對二次供水工程,由于原水水質(zhì)較好,臭氧投加量一般為0.5~1.5?mg/L,本工程取1.0?mg/L,為了減少投加時間,投加量定為180g/h

(4)投加混合方式

常用的投加混合方式一般有三種:

1.采用固定螺旋管道混合器,把其安裝在清水池的進水管上,臭氧與水在混合器混合后進入清水池;

2.采用射流器(水射器),這是一種比較常用的氣水混合裝置,可安裝在清水池進水管上,直接利用進水管內(nèi)的壓力進行水氣混合,然后進入清水池,或者從水泵總出水管接一條管道,進入射流器與臭氧混合后進入水池,而不必通過進水管。

3.采用臭氧接觸氧化塔或接觸氧化池。水進入接觸塔或接觸池與臭氧混合后,再進入清水池。方式1與方式2簡化了工程設計,占地面積少,成本低,方式3雖然占地面積大,成本高,但混合效果好??筛鶕?jù)經(jīng)濟條件、場地、水質(zhì)狀況進行選用,也可相互配合 使用。本工程采用方式2,從水泵總出水管接一條管道,進行氣水混合,投加點在清水池底部,我們特別設計了一組呈放射狀的接觸混合管,每個管上留有許多小孔,以便與水充分混合。

(5)投加時間的控制

理論上講,應該24小時連續(xù)投加臭氧,這樣能保持持續(xù)消毒作用,水質(zhì)不至于二次污染惡化。但以往臭氧消毒應用經(jīng)驗表明,這樣不僅浪費,有可能到用戶終端臭氧濃度過高,吸入人體后不利于健康。只要能保證充足的接觸時間,消毒效果就會理想。設計每天投加次數(shù)6次,平均每4h一次,每次1h。

(6)設備選擇

選用空氣型高頻臭氧發(fā)生器,臭氧產(chǎn)量180g/h,額定功率2.7Kw。設備包括空壓機、冷卻器、過濾器、干燥器、臭氧發(fā)生器。

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4、存在的問題

(1)雖然干燥的和水溶液中的臭氧腐蝕性稍弱,但在潮濕的環(huán)境里臭氧的腐蝕性比較強。由于消毒室建于地下,采光不好,室內(nèi)潮濕,一旦臭氧泄漏,對室內(nèi)的管道、設備就會產(chǎn)生一定的腐蝕。為此后來采用排風扇強制通風,對管道、設備采取了防腐措施。

(2)尾氣處置。臭氧與水在水池中混合后,會有一定的剩余臭氧從水中逸出,通過水池通氣管排到空氣中。由于空氣中一定濃度的臭氧對人的機體有害,一般情況下不允許直接排放。但由于尾氣處置通常采用的回用法、加熱分解法、化學消減法、催化分解法能耗大、費用高,對于本工程來說不太適合。好在本工程的尾氣量很小,且清水池所在位置地面開闊,易于空氣流通,采用稀釋法來處置,即直接排出,利用環(huán)境空氣稀釋。

(3)空氣型臭氧發(fā)生器噪音大。

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5、結(jié)語

臭氧由于其獨特的殺毒特性,在二次供水工程實踐中使用效果比較理想。但目前在我國給水工程中臭氧消毒還沒有國家標準和行業(yè)標準,比如投加量、接觸時間、投加方式、尾氣處置等問題沒有一個明確統(tǒng)一的標準,設計人員多是憑著經(jīng)驗或廠家的說明書來設計,這在一定程度上制約了臭氧消毒的普及。希望行業(yè)主管部門或協(xié)會加強指導,科研單位和生產(chǎn)廠家增加投入,加大研究力度,比如降低噪音、減少能耗、確立合理的投加指標,只有這樣,臭氧消毒的使用才會有一個美好的前景。



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