隨著居民生活水平的不斷提高和健康條件的日益改善，飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求亦愈來(lái)愈高，常規(guī)的絮凝、沉淀、過(guò)濾、消毒凈水工藝，已難以滿足水質(zhì)不斷提高的要求，有必要在現(xiàn)有常規(guī)處理工藝的基礎(chǔ)上，再增加水質(zhì)深度處理。 
臭氧氧化+活性炭過(guò)濾的水質(zhì)深度處理工藝，已在深圳、上海、昆明、常州等城市逐步實(shí)施。在臭氧活性炭工藝中，臭氧系統(tǒng)是其重要的組成部分，它的配置直接影響著凈水效果與運(yùn)行成本。 
 

西安制藥用水設(shè)備,純凈水消毒臭氧發(fā)生器

1　臭氧的作用 
臭氧（O3）是氧（O2）的同素異形體，是一種很強(qiáng)的氧化劑和消毒劑。臭氧是由3個(gè)氧原子成等腰三角形構(gòu)成，密度為2.144 kg/m3，它在水中的溶解度是氧氣的10多倍。臭氧的氧化能力很強(qiáng)，其氧化還原電位為2.08 V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水廠常用的消毒劑（氧化還原電位為1.36 V）。 
臭氧在給水凈化工藝中的主要作用有：前（預(yù)）氧化和后氧化。 
在前（預(yù)）氧化工藝中，臭氧的作用主要有：去除臭和味、色度、鐵、錳以及重金屬和藻類，使水中膠體微粒脫穩(wěn)，改善絮凝效果，減少混凝劑的投加量，并可去除THM等三致物質(zhì)的母體物，減少水中三致物質(zhì)的含量，可將大分子有機(jī)物氧化為小分子有機(jī)物，氧化無(wú)機(jī)物質(zhì)如碳化物、硝化物。 
在后氧化工藝中，臭氧一般與活性炭聯(lián)合使用，其作用主要有：殺死細(xì)菌和病毒；氧化有機(jī)物，如殺蟲(chóng)劑、清潔劑、苯酚等；去除DOC；氧化分解螯合物，如EDTA和NTA等。 
臭氧投入水中后，與有機(jī)物的反應(yīng)分為直接反應(yīng)和間接反應(yīng)。直接反應(yīng)是臭氧直接氧化水中有機(jī)物，它是有選擇性的，它的反應(yīng)速度較慢；間接反應(yīng)，臭氧是通過(guò)水中形成的·OH自由基氧化有機(jī)物，它是沒(méi)有選擇性的，它的反應(yīng)速度很快。 
2　臭氧系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 
在給水凈化工藝中，臭氧系統(tǒng)一般由前（預(yù)）臭氧接觸氧化、后臭氧接觸氧化、臭氧發(fā)生系統(tǒng)、臭氧氣源、尾氣破壞系統(tǒng)、PLC等幾部分組成。

2.1　前（預(yù)）臭氧接觸氧化 
前（預(yù)）臭氧接觸氧化的臭氧投加量很少，一般為0.5～1.5 mg/L。且反應(yīng)時(shí)間短，一般為2～4 min，反應(yīng)速度快，水中余臭氧一般為零或很少。 
前（預(yù)）臭氧接觸氧化系統(tǒng)的被處理水一般為原水，水中含有一定數(shù)量的雜質(zhì)，因此其擴(kuò)散裝置必須能夠防止被原水中的雜質(zhì)堵塞，一般采用靜態(tài)混合器或射流擴(kuò)散器。靜態(tài)混合器需要消耗0.5～1 m的水頭，因此它適用于原水水頭有富余的場(chǎng)合。射流擴(kuò)散器不消耗原水水頭，但它需增加部分動(dòng)力設(shè)備，提升少量的原水（1.2～1.6 m3/kgO3）與臭氧混合，從而提高臭氧的轉(zhuǎn)移效率。 
前（預(yù)）臭氧接觸氧化系統(tǒng)一般在每條流程線前端設(shè)1個(gè)投加點(diǎn)，有效水深一般為6 m。 
2.2　后臭氧接觸氧化 
后臭氧接觸氧化的反應(yīng)速度慢，反應(yīng)時(shí)間一般不小于10 min。臭氧投加量一般為1.5～2.5 mg/L，水中余臭氧為0.2～0.4 mg/L。有效水深也為6 m。 
后臭氧接觸氧化系統(tǒng)的被處理水一般為砂濾后水，水質(zhì)較清，不含雜質(zhì)，因此其擴(kuò)散裝置一般均采用微孔布?xì)饷保ūP(pán)）。微孔布?xì)饷保ūP(pán)）不消耗動(dòng)力，價(jià)格便宜，臭氧轉(zhuǎn)移效率高。 
后臭氧接觸氧化系統(tǒng)一般每條流程線設(shè)2～3個(gè)投加點(diǎn)。 
當(dāng)采用2點(diǎn)投加時(shí)，各點(diǎn)臭氧投加比例順?biāo)鞣较蛞来螢榭偼都恿康?80%～50%，20%～50%；2個(gè)投加點(diǎn)臭氧接觸時(shí)間分別為總時(shí)間的50%。 
當(dāng)采用3點(diǎn)投加時(shí)，各點(diǎn)臭氧投加比例順?biāo)鞣较蛞来螢榭偼都恿康?80%～40%，10%～30%，10%～30%；3個(gè)投加點(diǎn)臭氧接觸時(shí)間，順?biāo)鞣较蛞来螢榭倳r(shí)間的30%，30%，40%。 
2.3　臭氧發(fā)生系統(tǒng) 
臭氧是氧分子通過(guò)高壓放電區(qū)時(shí)，被高電位電場(chǎng)電離而變成氧原子，一個(gè)氧原子與一個(gè)氧分子再結(jié)合，形成O3（臭氧）。 
臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨著供氣壓力的增高而降低，其工作壓力一般為0.12～0.13 MPa。 
臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，臭氧發(fā)生器的能耗也低，但臭氧發(fā)生所消耗的氧氣量則增加；臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，臭氧發(fā)生器的能耗也高，但臭氧發(fā)生所消耗的氧氣量則減少。因此究竟選用多大的臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾妰r(jià)和氧氣價(jià)格，進(jìn)行總能耗比較后才能確定。 
臭氧發(fā)生器的備用率一般應(yīng)大于30%，備用的方式有設(shè)備臺(tái)數(shù)備用（硬備用）與設(shè)備發(fā)生能力備用（軟備用）兩種。 

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2.4　臭氧的氣源 
臭氧發(fā)生器的氣源可以是：空氣、液態(tài)氧（LOX）、氣態(tài)氧。 
空氣制臭氧，臭氧發(fā)生設(shè)備投資高，運(yùn)行電耗高，臭氧產(chǎn)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在3%～4%，生產(chǎn)1 kgO3耗電量在23～25 kW·h。 
液態(tài)氧（LOX）制臭氧，臭氧發(fā)生設(shè)備投資低，運(yùn)行電耗也低。臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)18%甚至更高，生產(chǎn)1 kgO3耗電量在10～13 kW·h。但液態(tài)氧一般需外購(gòu)，臭氧發(fā)生總成本隨著液態(tài)氧價(jià)格的變化而變化。 
氣態(tài)氧制臭氧，臭氧發(fā)生設(shè)備的投資比空氣制臭氧低，但比液態(tài)氧制臭氧要高。運(yùn)行電耗也是介于兩者之間。臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)也可達(dá)到18%甚至更高，生產(chǎn)1 kgO3耗電量在11～14 kW·h。 
氣態(tài)氧一般是現(xiàn)場(chǎng)制取，制取的方法主要有：VPSA，VSA和PSA。它們都是利用分子篩吸附空氣中的氮?dú)?，讓空氣中的氧氣從分子篩通過(guò)，從而達(dá)到空分的目的。當(dāng)分子篩吸附飽和后，再通過(guò)變壓，使分子篩中的氮?dú)饷撀鋸亩玫皆偕?。之后，分子篩再重新工作。 
現(xiàn)場(chǎng)制氧氣，氧氣體積分?jǐn)?shù)一般在90%～93%，生產(chǎn)1 kgO2能耗一般在0.3～0.4 kW·h 。 
用液態(tài)氧制臭氧，試驗(yàn)表明氧氣體積分?jǐn)?shù)在97.7%，氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)在2.3%時(shí)，臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)率zui高。 
對(duì)于不同的地區(qū)，究竟采用何種氣源，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾妰r(jià)和氧氣價(jià)格經(jīng)成本分析后再確定。 
2.5　臭氧尾氣破壞系統(tǒng) 
臭氧是一種帶有強(qiáng)刺激氣味的淡藍(lán)色氣體。臭氧在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為0.01×10-6 時(shí)能嗅出，環(huán)保允許排放體積分?jǐn)?shù)為0.05×10-6～0.1×10-6。臭氧在常溫下分解消失的半衰期為20 min。 
由于受水質(zhì)與擴(kuò)散裝置的影響，進(jìn)入接觸池的臭氧很難*被吸收，在排出的尾氣中仍含有一定數(shù)量的剩余臭氧。由于臭氧對(duì)人體健康有危害，對(duì)環(huán)境有污染，因此必須對(duì)接觸池排出的尾氣進(jìn)行處理。常用的方法有：高溫加熱法和催化劑法。 
高溫加熱法：臭氧加熱到350℃時(shí)，其半衰期小于0.04 s，它在1.5～2 s 內(nèi)便可*分解。加熱法的優(yōu)點(diǎn)是：安全可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，并可回收熱能；缺點(diǎn)是：增加了部分設(shè)備投資和運(yùn)行能耗。 
催化劑法：它是利用催化劑對(duì)臭氧尾氣進(jìn)行分解破壞，目前使用的催化劑是以MnO2為基質(zhì)的填料。催化劑法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資和運(yùn)行能耗比高溫加熱法低；缺點(diǎn)是處理效果受水質(zhì)（如硫化物、鹵素）、環(huán)境質(zhì)量、尾氣的含水率、催化劑的使用年限等因素影響，其安全穩(wěn)定性比高溫加熱法差，且催化劑需要定期更換。 
2.6　臭氧系統(tǒng)的控制 
臭氧的需求量一般根據(jù)式(1)進(jìn)行確定： 
R=QD　　　　　　　　　　　　(1) 
式中R--臭氧需求量，kg/h； 
　　　　Q--處理水量，m3/h； 
　　　　D--臭氧的投加率，kg/m3。 
臭氧的供給量用式(2)進(jìn)行確定： 
S=MC　　　　　　　　　　　　(2) 
式中S--臭氧供給量，kg/h; 
　　　　M--臭氧化氣體(混合氣體)流量,kg/h； 
　　　　C--臭氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 
臭氧系統(tǒng)的控制就是使R=S。 
前（預(yù)）臭氧投加控制，一般采用設(shè)定臭氧投加率，根據(jù)水量變化比例投加。投加量的控制根據(jù)公式（1），采用PLC自動(dòng)控制臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量。 
后臭氧投加控制，一般采用設(shè)定臭氧投加率，根據(jù)水量變化與水中余臭氧的變化，雙因子復(fù)合環(huán)投加控制。處理水量是前饋條件，余臭氧是后饋條件。 
投加量的控制也是根據(jù)式（1），采用PLC自動(dòng)控制臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量。但式（1）中的D值，需要根據(jù)余臭氧反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)修改。 
臭氧發(fā)生量的控制一般有三種方式：*種為恒臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)，變臭氧流量。第二種為恒臭氧流量，變臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)。第三種為變臭氧流量，變臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 
臭氧發(fā)生量大小的控制，均是由系統(tǒng)PLC根據(jù)式（1），式（2），通過(guò)調(diào)整相關(guān)的參數(shù)來(lái)完成的。 
2.7　管材與密封件 
氧氣管、干的臭氧管、冷卻水管一般采用AISI/ASTM304L不銹鋼或同等級(jí)的其它產(chǎn)品。 
濕的臭氧管道和擴(kuò)散裝置一般采用AISI/ASTM316L不銹鋼或同等級(jí)的其它產(chǎn)品。 
密封墊片。冷卻水采用乙丙橡膠（EPDM）或同等產(chǎn)品。氧氣采用氟橡膠（FPM）（如Vit on）或同等產(chǎn)品。臭氧采用聚四氟乙烯（PTFE）（如Teflon）或同等產(chǎn)品。 
 

3　臭氧系統(tǒng)的安裝調(diào)試 
3.1　安裝 
臭氧系統(tǒng)安裝的主要內(nèi)容有焊接、清洗及強(qiáng)度與氣密性試驗(yàn)。 
3.1.1　焊接 
焊接方法應(yīng)采用鎢極氬弧焊，開(kāi)V型坡口。氬氣體積分?jǐn)?shù)不得低于99.96%。焊接過(guò)程中管道內(nèi)必須充滿惰性氣體。 
焊縫應(yīng)進(jìn)行10%～30%的X射線探傷檢查。如果抽查中發(fā)現(xiàn)有一處焊縫存在缺陷，則相鄰的焊縫均要進(jìn)行檢查；如果檢查仍不合格，則所有焊縫均要進(jìn)行探傷檢查。任何焊縫返工不得超過(guò)2次。 
檢查合格的焊縫要求進(jìn)行酸洗鈍化，以防銹蝕。 
焊接現(xiàn)場(chǎng)要求無(wú)灰塵、無(wú)油蒸汽，通風(fēng)良好。不銹鋼與碳鋼的作業(yè)區(qū)必須分開(kāi)。 
3.1.2　清洗 
氧氣管道中的一個(gè)小顆粒，當(dāng)其在移動(dòng)時(shí)就會(huì)點(diǎn)燃管道內(nèi)的油脂殘留物，從而引起管道爆炸。因此臭氧系統(tǒng)管道中的所有雜質(zhì)必須清洗干凈。 
清洗場(chǎng)地應(yīng)無(wú)塵、無(wú)油蒸汽，并且通風(fēng)良好。 
清洗用的清潔劑一般采用99.8%的乙醇，不得使用氯化物清洗劑，因?yàn)闅埩舻穆然飼?huì)影響臭氧發(fā)生器的正常工作。 
清洗時(shí)，先封住管道一端并倒入清潔劑，待油脂*溶解后倒出清潔劑，用無(wú)油、干燥空氣或其它惰性氣體吹掃管道內(nèi)壁，去除溶劑和固體顆粒。再在紫外光（波長(zhǎng)320～380 nm）下進(jìn)行表觀檢查，不得出現(xiàn)碳?xì)浠衔锏臒晒?。已清洗合格的管道?yīng)兩端封堵，編號(hào)，有序地?cái)[放在清潔干燥的房間。 
3.1.3　強(qiáng)度與氣密性試驗(yàn) 
強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為1.5倍工作壓力。氣密性試驗(yàn)壓力等于工作壓力。 
強(qiáng)度與氣密性試驗(yàn)用的介質(zhì)應(yīng)是清潔、干燥、無(wú)油的空氣，N2，O2或其它惰性氣體。 
強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)無(wú)變形、無(wú)泄漏。 
氣密性試驗(yàn)是根據(jù)P/T=常數(shù)（P為壓力，T為溫度）而進(jìn)行的。 
壓力與溫度檢測(cè)儀表精度應(yīng)為一級(jí)（±1%）。 
氣密性試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)每個(gè)連接處用肥皂水檢查，不得有泄漏。 
氣密性試驗(yàn)設(shè)0.5 h與12 h檢測(cè)點(diǎn)，兩點(diǎn)的P/T值之差應(yīng)小于1%。 
3.2　調(diào)試 
調(diào)試一般在供貨商工程師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)下進(jìn)行。 
調(diào)試前應(yīng)按P＆I圖對(duì)各單項(xiàng)設(shè)備和儀表進(jìn)行逐項(xiàng)檢查和驗(yàn)收，并作好標(biāo)記。管道焊接、清洗、強(qiáng)度與氣密性試驗(yàn)必須符合要求。 
調(diào)試負(fù)荷一般從25%開(kāi)始，逐漸增大到*。測(cè)試點(diǎn)一般分為25%，50%，75%，*。 
調(diào)試內(nèi)容主要有臭氧發(fā)生量、能耗、氧氣用量以及PLC的運(yùn)行工況等，各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)應(yīng)事先制成相 應(yīng)的表格。 
調(diào)試過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)應(yīng)按表格翔實(shí)填寫(xiě)，并進(jìn)行必要的驗(yàn)算。 
 

4　結(jié)語(yǔ) 
前臭氧接觸時(shí)間一般為2～4 min，投加量一般為0.5～1.5 mg/L；后臭氧接觸時(shí)間一般不小于10 min，投加量一般為1.5～2.5 mg/L，水中余臭氧為0.2～0.4 mg/L。 
臭氧擴(kuò)散裝置既要效率高、成本低，又要考慮原水堵塞問(wèn)題。 
對(duì)臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)、發(fā)生器的備用方式、臭氧氣源，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仉妰r(jià)和氧氣價(jià)格，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選用。 
臭氧發(fā)生的控制方式需根據(jù)規(guī)模大小與氣源情況而定。 
臭氧系統(tǒng)的焊接與清洗，關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程操作。 
系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)在各項(xiàng)檢查合格后進(jìn)行，負(fù)荷應(yīng)從小到大逐漸增加，測(cè)試參數(shù)應(yīng)真實(shí)可靠。

廣州佳環(huán)電器科技有限公司是專業(yè)從事臭氧系列環(huán)保設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售為一體的臭氧發(fā)生器生產(chǎn)廠家。公司成立于2007年，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，現(xiàn)已成為臭氧行業(yè)的企業(yè)，以雄厚的技術(shù)實(shí)力和豐富的臭氧行業(yè)經(jīng)驗(yàn)為已脫，不斷的開(kāi)發(fā)出新的臭氧產(chǎn)品面向市場(chǎng)。我們一臭氧發(fā)生器技術(shù)為核心，制造出多種規(guī)格的臭氧產(chǎn)品，包括空氣源臭氧消毒劑、氧氣源高濃度臭氧一體機(jī)、汽車消毒劑、高濃度臭氧水一體機(jī)，畜禽養(yǎng)殖儀等大中小型臭氧系列產(chǎn)品。

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