臭氧在自來(lái)水廠深度處理中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

黃新平

摘 要：為了達(dá)到良好的處理目標(biāo)，自來(lái)水廠需要應(yīng)用臭氧進(jìn)行深度處理，確保水源質(zhì)量得到改善。本文首先分析自來(lái)水處理應(yīng)用臭氧的基礎(chǔ)原理，隨后深入研究其設(shè)計(jì)應(yīng)用方式，以供參考。

關(guān)鍵詞：臭氧應(yīng)用;自來(lái)水處理;設(shè)計(jì)規(guī)劃

0 引言

臭氧深度處理屬于自來(lái)水廠的常見應(yīng)用技術(shù)，其能夠有效改善出廠水質(zhì)情況，避免出現(xiàn)不良問(wèn)題。為了達(dá)到最佳應(yīng)用效果，需要針對(duì)臭氧的處理原理進(jìn)行分析，并明確相關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)用方式，確保其能夠在后續(xù)實(shí)施過(guò)程中充分發(fā)揮基礎(chǔ)功能，提高出廠水質(zhì)，達(dá)到理想的運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)。

1 自來(lái)水處理應(yīng)用臭氧的基礎(chǔ)原理

常規(guī)情況下，臭氧遇到水源后會(huì)發(fā)生兩種主要化學(xué)反應(yīng)。第一種化學(xué)反應(yīng)為氧化類別，其能夠?qū)λ磧?nèi)部的相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行選擇性反應(yīng)，包括苯酚、胺類、乙醇等。此類反應(yīng)的選擇性相對(duì)較強(qiáng)，整體處理速度較為緩慢。第二種化學(xué)反應(yīng)為羥基自由基類別，這種反應(yīng)會(huì)基于裂化原理進(jìn)行，整體速度較快，氧化性較為強(qiáng)烈。同時(shí)，這一化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量單原子氧氣，進(jìn)而殺滅水源內(nèi)部的寄生蟲、有害細(xì)菌等，屬于優(yōu)秀的凈化反應(yīng)[1]。當(dāng)前，自來(lái)水處理較為常用的技術(shù)為臭氧活性炭聯(lián)合處理類型，這一技術(shù)需要在活性炭池內(nèi)部加入對(duì)應(yīng)的臭氧，并使其能夠在接觸反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生劇烈的氧化效果，快速分解水源內(nèi)部存在的有害物質(zhì)。通過(guò)這些方式，分解大分子物質(zhì)使其能夠被轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿?。剩余的小分子?huì)被活性炭吸收，或直接受到氧化反應(yīng)而分解。通過(guò)這種方式，能夠最大限度提高水源凈化的效果，并降低活性炭的消耗速度，實(shí)現(xiàn)改善水源質(zhì)量的目標(biāo)。

2 自來(lái)水廠應(yīng)用臭氧深度處理的設(shè)計(jì)應(yīng)用方式

2.1 氣源氣系統(tǒng)

在自來(lái)水廠應(yīng)用臭氧進(jìn)行深度處理的過(guò)程中，需要采取有效的方案，規(guī)劃臭氧產(chǎn)生系統(tǒng)。這一系統(tǒng)中，氣源氣屬于較為關(guān)鍵的部分。通常情況下，臭氧需要利用氧氣與空氣進(jìn)行處理。而氧氣本身存在兩種來(lái)源，即液態(tài)氧與直接制氧。在選擇氣源氣的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)重視產(chǎn)生臭氧需要消耗的基礎(chǔ)成本，包括電力成本、設(shè)備維護(hù)成本、裝置租借成本等。其次，還應(yīng)當(dāng)對(duì)臭氧的需求量進(jìn)行研究，確保其能夠滿足深度處理的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)明確以上兩方面的內(nèi)容，能夠提高氣源氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效果，有利于臭氧深度處理應(yīng)用質(zhì)量的提升。

2.2 臭氧發(fā)生器

2.2.1 放電管部分

在臭氧發(fā)生器裝置中，放電管具備關(guān)鍵性作用。如果缺少放電管，臭氧深度處理將無(wú)從談起。通過(guò)接地管與放電管的共同配合，能夠?qū)⒀鯕庵写嬖诘膶?duì)應(yīng)化學(xué)鏈切斷，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化目標(biāo)，達(dá)成產(chǎn)生臭氧的效果。在常規(guī)情況下，臭氧發(fā)生器內(nèi)部的核心主要利用雙間隙放電的方式進(jìn)行處理，整體應(yīng)用效果較為良好。氧氣會(huì)在通過(guò)目標(biāo)絕緣介質(zhì)與臭氧發(fā)生接電極時(shí)出現(xiàn)間隙，進(jìn)而產(chǎn)生高壓放電現(xiàn)象，將空氣電離，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生臭氧的目標(biāo)[2]。因此，在設(shè)計(jì)放電管的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)重視相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，確保其能夠達(dá)到最佳生產(chǎn)效果，降低能耗級(jí)別。

2.2.2 電源與控制裝置

在臭氧發(fā)生器中，電源與控制模塊能夠在運(yùn)行階段提供設(shè)備所需的電力，并實(shí)現(xiàn)開機(jī)與關(guān)機(jī)功能。電源模塊內(nèi)部需要應(yīng)用高頻電流變頻裝置，這一裝置可以發(fā)揮整流電路的功能效果，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換三項(xiàng)工頻電，使其以直流方式供應(yīng)。同時(shí)，內(nèi)部整流回路可以通過(guò)二極管或可控硅進(jìn)行操作，可以利用電源控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)電壓狀態(tài)，使其處于平穩(wěn)模式，避免臭氧發(fā)生器出現(xiàn)異常情況。因此，在設(shè)計(jì)這一裝置的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)重視高頻電流變頻裝置的應(yīng)用，確保其能夠正常工作，提高臭氧發(fā)生器的運(yùn)行穩(wěn)定性，為后續(xù)的水源深度處理打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.3 冷卻水系統(tǒng)

由于臭氧發(fā)生器運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此需要配置對(duì)應(yīng)的散熱系統(tǒng)。通常情況下，自來(lái)水廠深度處理應(yīng)用臭氧發(fā)生器可以采用冷卻水裝置進(jìn)行散熱。這一裝置能夠快速疏散熱量，避免臭氧發(fā)生器出現(xiàn)過(guò)熱故障問(wèn)題。冷卻水系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備水循環(huán)的完整組件，包括水泵、閥門、換熱器等。外部循環(huán)水源可以通過(guò)水冷卻系統(tǒng)的換熱器區(qū)域釋放熱量，使其能夠降溫至常規(guī)狀態(tài)，并流入臭氧發(fā)生器區(qū)域帶走熱量，達(dá)到良好的散熱目標(biāo)。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)重視冷卻水系統(tǒng)的規(guī)劃，確保其能夠達(dá)到最佳運(yùn)轉(zhuǎn)效果。

2.4 臭氧投加系統(tǒng)

2.4.1 預(yù)臭氧投加系統(tǒng)

臭氧投加系統(tǒng)屬于應(yīng)用部分的核心環(huán)節(jié)，這一模塊分為預(yù)投加與后投加兩個(gè)分支。在應(yīng)用預(yù)投加裝置的過(guò)程中，需要借助水射器使臭氧能夠與深度處理水源實(shí)現(xiàn)深度融合的目標(biāo)，隨后還需要采用提升泵強(qiáng)化基礎(chǔ)壓力。在這一流程的影響下，高壓水流會(huì)逐漸進(jìn)入負(fù)壓力狀態(tài)，進(jìn)而將臭氧氣體吸入水源內(nèi)部，達(dá)到混合目標(biāo)，有效提高凈化效果。由于水射器內(nèi)部普遍存在較為強(qiáng)勁的水壓，因此可以采用擴(kuò)散式噴嘴，使整體臭氧的反應(yīng)速度進(jìn)一步提升[3]。這一過(guò)程需要利用擴(kuò)散噴嘴產(chǎn)生的氣泡，使水流與臭氧氣體的接觸面積得到擴(kuò)大，從而實(shí)現(xiàn)增加反應(yīng)速度的目標(biāo)。在臭氧預(yù)投加的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)流量控制閥門，確保其能夠處于可靠操作范圍內(nèi)。如果條件允許，還可以加裝手動(dòng)控制閥門，使工作人員能夠定期關(guān)閉系統(tǒng)，進(jìn)行后續(xù)的維護(hù)操作，并有效管控進(jìn)氣管道內(nèi)部的參數(shù)狀態(tài)。通過(guò)這些方式，能夠提高預(yù)臭氧投加的效果，有利于深度處理的快速開展。

2.4.2 后臭氧投加系統(tǒng)

后臭氧投加主要針對(duì)深度處理的水源狀態(tài)進(jìn)行改善，可以通過(guò)兩段或三段的投加方式進(jìn)行操作。這一過(guò)程中，為了強(qiáng)化臭氧的傳導(dǎo)效率與凈化效率，應(yīng)當(dāng)注重控制后續(xù)投加流程中臭氧的基礎(chǔ)濃度。三段投加能夠有效實(shí)現(xiàn)控制濃度的目標(biāo)，有利于投放量的降低管控。在設(shè)計(jì)階段，曝氣裝置需要應(yīng)用不銹鋼支架材料與陶瓷曝氣盤進(jìn)行工作，因此設(shè)計(jì)人員需要確保材料不會(huì)受到臭氧的腐蝕。通過(guò)采用不銹鋼或其他應(yīng)用材料，能夠有效抵抗臭氧帶來(lái)的腐蝕效果，有利于實(shí)現(xiàn)防腐目標(biāo)，具有重要的設(shè)計(jì)意義。此外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)配置手動(dòng)球閥，使其能夠在維護(hù)過(guò)程中對(duì)臭氧泄露進(jìn)行控制，避免流入外部接觸池，達(dá)到安全防護(hù)的效果，為后續(xù)的進(jìn)一步處理打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.5 尾氣破壞器系統(tǒng)

通常情況下，由于水質(zhì)本身內(nèi)部的多種因素影響以及擴(kuò)散裝置的不確定性因素，接觸池區(qū)域內(nèi)部的臭氧可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)法完全吸收的問(wèn)題。在這種情況下，為了達(dá)到良好的安全應(yīng)用目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)針對(duì)接觸池排出的氣體進(jìn)行額外處理，使內(nèi)部臭氧濃度能夠降至安全范疇，即0.05 mg/L～0.1 mg/L。設(shè)計(jì)人員可以應(yīng)用高溫加熱或添加催化劑的方式進(jìn)行處理，確保其能夠得到有效凈化。催化劑方式主要通過(guò)對(duì)尾氣進(jìn)行化學(xué)處理，實(shí)現(xiàn)破壞臭氧的目標(biāo)。這一過(guò)程需要將溫度提升至40～50攝氏度，并添加催化劑，使內(nèi)部的臭氧結(jié)構(gòu)能夠得到破壞，達(dá)到良好的凈化目標(biāo)。這一方式具有較低的成本優(yōu)勢(shì)，但可能會(huì)導(dǎo)致氣體毒性增加，不利于安全管控的充分落實(shí)。高溫加熱法需要將氣體溫度提升至350攝氏度，使內(nèi)部臭氧能夠在2秒以內(nèi)完全分解，達(dá)到安全處理的目標(biāo)。這一方式的實(shí)施難度較低，整體工作效果良好，但消耗能源較多。因此，自來(lái)水深度處理設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合內(nèi)部情況條件，選擇合適的尾氣破壞設(shè)計(jì)方式，達(dá)到理想的應(yīng)用效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，自來(lái)水廠深度處理可以應(yīng)用臭氧技術(shù)進(jìn)行操作。在設(shè)計(jì)與應(yīng)用的過(guò)程中，相關(guān)人員需要明確其結(jié)構(gòu)規(guī)劃方法，確保整體系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為后續(xù)的進(jìn)一步操作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)行目標(biāo)。

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