西安制藥用水設備,純凈水消毒臭氧發(fā)生器

隨著居民生活水平的不斷提高和健康條件的日益改善，飲用水水質標準要求亦愈來愈高，常規(guī)的絮凝、沉淀、過濾、消毒凈水工藝，已難以滿足水質不斷提高的要求，有必要在現(xiàn)有常規(guī)處理工藝的基礎上，再增加水質深度處理。 
臭氧氧化+活性炭過濾的水質深度處理工藝，已在深圳、上海、昆明、常州等城市逐步實施。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行成本。 
 

西安制藥用水設備,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，是一種很強的氧化劑和消毒劑。臭氧是由3個氧原子成等腰三角形構成，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，其氧化還原電位為2.08 V，遠遠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）氧化和后氧化。 
在前（預）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等三致物質的母體物，減少水中三致物質的含量，可將大分子有機物氧化為小分子有機物，氧化無機物質如碳化物、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：殺死細菌和病毒；氧化有機物，如殺蟲劑、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，與有機物的反應分為直接反應和間接反應。直接反應是臭氧直接氧化水中有機物，它是有選擇性的，它的反應速度較慢；間接反應，臭氧是通過水中形成的·OH自由基氧化有機物，它是沒有選擇性的，它的反應速度很快。 
2　臭氧系統(tǒng)的設計 
在給水凈化工藝中，臭氧系統(tǒng)一般由前（預）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）臭氧接觸氧化 
前（預）臭氧接觸氧化的臭氧投加量很少，一般為0.5～1.5 mg/L。且反應時間短，一般為2～4 min，反應速度快，水中余臭氧一般為零或很少。 
前（預）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，因此其擴散裝置必須能夠防止被原水中的雜質堵塞，一般采用靜態(tài)混合器或射流擴散器。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合。射流擴散器不消耗原水水頭，但它需增加部分動力設備，提升少量的原水（1.2～1.6 m3/kgO3）與臭氧混合，從而提高臭氧的轉移效率。 
前（預）臭氧接觸氧化系統(tǒng)一般在每條流程線前端設1個投加點，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速度慢，反應時間一般不小于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，水質較清，不含雜質，因此其擴散裝置一般均采用微孔布氣帽（盤）。微孔布氣帽（盤）不消耗動力，價格便宜，臭氧轉移效率高。 
后臭氧接觸氧化系統(tǒng)一般每條流程線設2～3個投加點。 
當采用2點投加時，各點臭氧投加比例順水流方向依次為總投加量的 80%～50%，20%～50%；2個投加點臭氧接觸時間分別為總時間的50%。 
當采用3點投加時，各點臭氧投加比例順水流方向依次為總投加量的 80%～40%，10%～30%，10%～30%；3個投加點臭氧接觸時間，順水流方向依次為總時間的30%，30%，40%。 
2.3　臭氧發(fā)生系統(tǒng) 
臭氧是氧分子通過高壓放電區(qū)時，被高電位電場電離而變成氧原子，一個氧原子與一個氧分子再結合，形成O3（臭氧）。 
臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)量與質量分數(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。 
臭氧質量分數(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；臭氧質量分數(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量分數(shù)，設計時應根據(jù)當?shù)氐碾妰r和氧氣價格，進行總能耗比較后才能確定。 
臭氧發(fā)生器的備用率一般應大于30%，備用的方式有設備臺數(shù)備用（硬備用）與設備發(fā)生能力備用（軟備用）兩種。 

西安制藥用水設備,純凈水消毒臭氧發(fā)生器

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)生設備投資高，運行電耗高，臭氧產(chǎn)量與質量分數(shù)低，臭氧質量分數(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)生設備投資低，運行電耗也低。臭氧質量分數(shù)可達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，臭氧發(fā)生總成本隨著液態(tài)氧價格的變化而變化。 
氣態(tài)氧制臭氧，臭氧發(fā)生設備的投資比空氣制臭氧低，但比液態(tài)氧制臭氧要高。運行電耗也是介于兩者之間。臭氧質量分數(shù)也可達到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氣，讓空氣中的氧氣從分子篩通過，從而達到空分的目的。當分子篩吸附飽和后，再通過變壓，使分子篩中的氮氣脫落從而得到再生。之后，分子篩再重新工作。 
現(xiàn)場制氧氣，氧氣體積分數(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，試驗表明氧氣體積分數(shù)在97.7%，氮氣體積分數(shù)在2.3%時，臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)率zui高。 
對于不同的地區(qū)，究竟采用何種氣源，設計時應根據(jù)當?shù)氐碾妰r和氧氣價格經(jīng)成本分析后再確定。 
2.5　臭氧尾氣破壞系統(tǒng) 
臭氧是一種帶有強刺激氣味的淡藍色氣體。臭氧在空氣中的體積分數(shù)為0.01×10-6 時能嗅出，環(huán)保允許排放體積分數(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。 
由于受水質與擴散裝置的影響，進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。由于臭氧對人體健康有危害，對環(huán)境有污染，因此必須對接觸池排出的尾氣進行處理。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，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)點是：安全可靠，維護簡單，并可回收熱能；缺點是：增加了部分設備投資和運行能耗。 
催化劑法：它是利用催化劑對臭氧尾氣進行分解破壞，目前使用的催化劑是以MnO2為基質的填料。催化劑法的優(yōu)點是設備投資和運行能耗比高溫加熱法低；缺點是處理效果受水質（如硫化物、鹵素）、環(huán)境質量、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--臭氧的質量分數(shù)。 
臭氧系統(tǒng)的控制就是使R=S。 
前（預）臭氧投加控制，一般采用設定臭氧投加率，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自動控制臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量。 
后臭氧投加控制，一般采用設定臭氧投加率，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)進行自動修改。 
臭氧發(fā)生量的控制一般有三種方式：*種為恒臭氧質量分數(shù)，變臭氧流量。第二種為恒臭氧流量，變臭氧質量分數(shù)。第三種為變臭氧流量，變臭氧質量分數(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），通過調(diào)整相關的參數(shù)來完成的。 
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不銹鋼或同等級的其它產(chǎn)品。 
濕的臭氧管道和擴散裝置一般采用AISI/ASTM316L不銹鋼或同等級的其它產(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、清洗及強度與氣密性試驗。 
3.1.1　焊接 
焊接方法應采用鎢極氬弧焊，開V型坡口。氬氣體積分數(shù)不得低于99.96%。焊接過程中管道內(nèi)必須充滿惰性氣體。 
焊縫應進行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行檢查；如果檢查仍不合格，則所有焊縫均要進行探傷檢查。任何焊縫返工不得超過2次。 
檢查合格的焊縫要求進行酸洗鈍化，以防銹蝕。 
焊接現(xiàn)場要求無灰塵、無油蒸汽，通風良好。不銹鋼與碳鋼的作業(yè)區(qū)必須分開。 
3.1.2　清洗 
氧氣管道中的一個小顆粒，當其在移動時就會點燃管道內(nèi)的油脂殘留物，從而引起管道爆炸。因此臭氧系統(tǒng)管道中的所有雜質必須清洗干凈。 
清洗場地應無塵、無油蒸汽，并且通風良好。 
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，因為殘留的氯化物會影響臭氧發(fā)生器的正常工作。 
清洗時，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320～380 nm）下進行表觀檢查，不得出現(xiàn)碳氫化合物的熒光。已清洗合格的管道應兩端封堵，編號，有序地擺放在清潔干燥的房間。 
3.1.3　強度與氣密性試驗 
強度試驗壓力為1.5倍工作壓力。氣密性試驗壓力等于工作壓力。 
強度與氣密性試驗用的介質應是清潔、干燥、無油的空氣，N2，O2或其它惰性氣體。 
強度試驗應無變形、無泄漏。 
氣密性試驗是根據(jù)P/T=常數(shù)（P為壓力，T為溫度）而進行的。 
壓力與溫度檢測儀表精度應為一級（±1%）。 
氣密性試驗前應對每個連接處用肥皂水檢查，不得有泄漏。 
氣密性試驗設0.5 h與12 h檢測點，兩點的P/T值之差應小于1%。 
3.2　調(diào)試 
調(diào)試一般在供貨商工程師現(xiàn)場指導下進行。 
調(diào)試前應按P＆I圖對各單項設備和儀表進行逐項檢查和驗收，并作好標記。管道焊接、清洗、強度與氣密性試驗必須符合要求。 
調(diào)試負荷一般從25%開始，逐漸增大到*。測試點一般分為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的運行工況等，各項測試參數(shù)應事先制成相 應的表格。 
調(diào)試過程中的各項參數(shù)應按表格翔實填寫，并進行必要的驗算。 
 

4　結語 
前臭氧接觸時間一般為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。 
臭氧擴散裝置既要效率高、成本低，又要考慮原水堵塞問題。 
對臭氧質量分數(shù)、發(fā)生器的備用方式、臭氧氣源，設計時應根據(jù)當?shù)仉妰r和氧氣價格，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后擇優(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，關系到系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性，施工時應嚴格按規(guī)程操作。 
系統(tǒng)調(diào)試應在各項檢查合格后進行，負荷應從小到大逐漸增加，測試參數(shù)應真實可靠。

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)，以雄厚的技術實力和豐富的臭氧行業(yè)經(jīng)驗為已脫，不斷的開發(fā)出新的臭氧產(chǎn)品面向市場。我們一臭氧發(fā)生器技術為核心，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、汽車消毒劑、高濃度臭氧水一體機，畜禽養(yǎng)殖儀等大中小型臭氧系列產(chǎn)品。

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