净水厂臭氧处理系统的设计要点与分析.doc
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4、冰寨抬目汛彬蛾鞠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+活性炭过滤的水质深度处理
5、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,可将大分子有机物氧化为小分子有机物,氧化无机物质如氰化物、
6、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24min投加量一般为0515 mgL:后臭氧接触时间一般不小于10 min,投加量一般为1525 mgL水中剩余臭氧的质量浓度为0204 mgL: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,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。31臭氧的气
7、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1 kg03耗电量在1013 kWh。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l kg 03耗电量在lO13 kWh。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,生产1 kg03耗电量在1l14 kwh。气态氧般是VPSA(Vacuum PressureSwing Adsorpt
8、ion,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l kg 03能耗一般在0304 kWh。用液态氧制臭氧,过验表明氧气体积分数在977,氮气体积分数在23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,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400 Nm3/h(Nm3h标准立方米,O、1013 x 105Pa时的体
9、积),产品气体中氧气的体积分数不小于90。32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O12013MPa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
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