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1浙江华联三鑫12万m3/d给水厂臭氧系统的简介张磊1石艳红2丁香鹏2（1.青岛国林臭氧装备有限公司，山东青岛2660312.青岛市臭氧应用工程技术研究中心，山东青岛266031）摘要：加强国产大型臭氧设备的研制及给水处理工艺的研究，对响应国家新的饮用水水质标准，推广臭氧-活性炭处理工艺，提高我国饮用水水质，降低投资运行成本，具有重要的意义。浙江华联三鑫水厂最大处理水量12万m3/d，采用臭氧预处理工艺，臭氧用量9kg/h，臭氧设备采用国产4台空气源3kg/h臭氧发生器。本文对该水厂臭氧系统进行了全面的介绍和阐述。关键词：臭氧系统预臭氧投加系统尾气分解0前言：自上世纪90年代开始，在我国经济发达、水源污染严重的地区纷纷采用臭氧——活性炭工艺，处理后的水质明显提高。但由于臭氧设备绝大部分采用进口，价格昂贵，水处理成本高，使我国经济欠发达地区的自来水公司难以采用该工艺。随着我国对人民饮水质量与健康的不断重视并与国际上先进的水质标准接轨，卫生部2001颁布了新的《生活饮用水水质卫生规范》，2005年6月建设部开始实施《城镇供水水质标准》，对COD、氨氮、细菌等指标的要求更加严格，并增加对农药、消毒副产物、微囊藻毒素、蓝氏贾第鞭毛虫、隐孢子虫等指标的检验，国家制定新的饮用水标准出台并相继执行。就目前情况来看，臭氧——活性炭是行之有效的水处理工艺。因此，加强国产大型臭氧设备的研制及自来水处理工艺的研究，对响应国家新的饮用水水质标准，推广全臭氧-活性炭处理工艺，提高我国饮用水水质，降低投资运行成本，具有重要的意义。2004年至今，我们先后为用户提供氧气源20kg/h臭氧发生器6台、空气源10kg/h臭氧发生器18台并相继投入运行，对今后我国自来水行业臭氧系统国产化提供了最根本的保证。1项目简介浙江华联三鑫水厂位于浙江省绍兴县滨海工业区，浙江华联三鑫石化自建水厂，最大处理水量12万T/d，一部分用于生活用水，一部分用于工厂的生产用水。该地水源受工业污染严重，浊度高，有机物、藻类含量高，水厂采用臭氧预处理工艺，臭氧用量9kg/h，臭氧设备采用44台3k/h臭氧发生器运行2台空气源3kg/h臭氧发生器，三用一备。臭氧设备选择由青岛国林臭氧装备有限公司生产的4台空气源CF-G-2-3KG型中频臭氧发生器，臭氧系统由青岛市臭氧应用工程技术研究中心进行设计,于2007年6月投入运行。2系统水处理工艺该水源水经格栅过滤后，进入预臭氧接触池，臭氧发生器产生的臭氧化气体通入预臭氧接触池与水混合，臭氧单位投加量为1.5-2mg/L，总投加量为9000kg/h。带有一定浓度的臭氧水进入絮凝池，加入常规的絮凝剂，再进入沉淀池沉淀。经过预臭氧和絮凝沉淀的水质的得到较大程度的改善，再进入气水反冲滤池，经过石英砂、活性炭等多层滤料过滤，经过加氯后，进入清水池。管网河水取水泵格栅预臭氧接触池絮凝池沉淀池气水反冲滤池清水池送水泵加药絮凝效果加药絮凝池加水泵房Cl2臭氧氧化池33臭氧系统设计3.1臭氧系统总体描述臭氧系统由4台3kg/h臭氧发生器、由1台冷干机和4台吸干机、过滤器组成的空气处理系统、1套臭氧扩散系统、1套在线监测仪器、1套尾气破坏系统、和1套主控系统组成。压缩空气由工厂空压机站提供无油压缩气源。整体系统组成PID图见下页《臭氧系统总流程图》。压缩空气经主管到过滤后，由总管涡街流量计和压力变送器检测压缩空气的总流量和供气压力，经冷冻式干燥机进行浅度除水，再经分气缸将气源分成四路，经除油水过滤后进入吸附式干燥机进行深度除水，使气源露点达到要求的-45℃，再经除尘过滤器使粉尘颗粒度小于1μm，成为合格的原料气源。合格的原料气源经减压阀进入臭氧发生器，在臭氧发生器的中频高压电场内，空气中的部分氧气变成臭氧，产品气体为臭氧化气体，经流量、压力调节阀调节和涡街流量计、压力变送器及温度变送器检测流量、压力、温度，以及臭氧监控仪检测臭氧浓度后，每台臭氧发生器所产生的臭氧经汇气缸汇集，再经臭氧总管涡街流量计和总管压力变送器检测总流量及压力后进入接触氧化池。臭氧气体进入接触氧化池，通过管道进入每一个格室的扩散导管，最后通过专用的臭氧曝气盘扩散到接触池中，与接触池中的水进行接触氧化反应，氧化过后的气体从池顶汇集后经由收集器离开接触池，进入尾气臭氧分解器。在尾气臭氧分解器，剩余的臭氧气体被分解成氧气排到大气中。平流沉淀池气水反冲滤池臭氧设备及气源系统4整个系统由SIEMENS-S7系列PLC控制，全自动运行，通过自动化仪表在线监控整个系统的运行。系统设计中充分考虑节能的原则，整个系统能根据不同季节、不同水量、不同水质时臭氧的实际需用量不同，自动调节臭氧发生器的投加功率或耗气量，来提高或5双向安全阀尾气臭氧监控压缩空气供应分气缸汇气缸CWR1001-DN50CWS1001-DN50PG1001-DN40PG1001-DN40排放排放臭氧泄漏报警水溶臭氧监控VT1001-DN25VT2001-DN25heaterheaterheaterheaterPG1001-DN40VT2001-DN25VT1001-DN25CWS1001-DN50PG1001-DN40排放CWR1001-DN50CWS1001-DN50VT1001-DN25VT2001-DN25PG1001-DN40排放PG1001-DN40CWR1001-DN50VT2001-DN25VT1001-DN25排放PG1001-DN40CWS1001-DN50PG1001-DN40CWR1001-DN506降低实际臭氧产量，最大限度降低用户的运行成本。系统还设置报警及延时自动关机功能，当环境中臭氧气体浓度超标时自动启动排风装置，如一段时间后仍然超标，系统会根据设定报警，并可根据设定降低臭氧产量，以及在必要时实现臭氧发生器停机。3.2臭氧发生器臭氧发生器为分体式装置，采用国际先进的中频放电技术。每台臭氧发生器带有安全装置、气动调节阀门、在线检测仪器、各种变送器、PLC以及运行触摸操作界面。该系统总设计臭氧发生器数量为4台（3用1备），当水质较差时可允许4台同时工作。3.2.1技术参数臭氧发生器技术参数表：型号臭氧产量臭氧浓度进气流量冷却水量CF-G-2-3kg3kg20-30mg/L100-150Nm3/h2-3.5T/h出气压力电源功率因数运行频率耗电量0.05-0.1MPa3p/380V/50Hz≥0.92800-1000Hz15-17kW·h/kg·O3备注：冷却水入口温度≤30℃时，臭氧产量3kg/h/台耗电量：冷却水温度≤25℃时，耗电量16kW·h/kg·O3在环境气温低于45ºC，冷却水温低于35ºC的条件下，臭氧发生器能连续使用。3.2.2其它功能1、臭氧发生器的发生量可从10%到100%平滑调节，满足不同水量时的要求；2、臭氧发生器的发生量可以用臭氧浓度来控制；3、臭氧发生器进气口气流量可调，便于降低用气量；4、高压变压器为干式变压器，有20%超负荷能力；5、放电体数量留有30%的余量，保证发生器长期稳定运行；6、独立的CPU控制单元控制电源的整流、变频、启动、卸载；7、独立的子PLC控制系统采用人机对话界面，显示所有操作、故障和主要状态，在线检测臭氧发生器气温、水温、工作压力、流量、臭氧浓度等参数，具有与中控系统通讯的功能。3.3空气处理系统臭氧发生器所需的压缩空气由工厂压缩空气站提供。本空气处理系统由冷冻式干燥机、吸附式干燥机、空气过滤器等组成。3.3.1冷冻式干燥机7冷冻式干燥机是将饱和状况下的压缩空气降温冷凝除水，正常工作条件下可去除压缩空气中约80%的水分，气源可达到大气露点-20℃左右，除水量大，能耗低，属于浅度除水，必须有吸干及配合才能臭氧放电要求。冷干机由氟压缩机、预冷器、蒸发器、热交换、冷凝器组成，工作时有效保证空气出口管路不结露、不滴水。3.3.2吸附式干燥机吸附式干燥机是应用变压吸附原理和无热再生方法对压缩空气进行干燥的一种除湿净化装置，属于深度除水。吸附式干燥机采用双塔结构，一塔在一定的压力下吸附空气中的水分，另一塔用稍高于大气压的一小部分干燥空气使吸附塔内的干燥剂再生，经过一定时间两塔切换，保证干燥压缩空气的连续供应。在正常操作条件下，经处理的空气露点可降到-55℃以下。臭氧专用深度干燥吸附式干燥机吸附塔采用三段式结构，分别填装活性氧化铝、吸附硅胶和吸附分子筛，切换阀和控制阀采用德国盖米及韩国YSC品牌产品，控制器采用西门子S7-200PLC，干燥剂采用微热方式再生。3.3.3空气过滤器在选择空气过滤器时，一般采用分级的方式，包括主管道过滤、除油过滤、除尘过滤等，保证进入吸附式干燥机的气源含油量小于0.01mg/m3，保证进入臭氧发生器的气源粉尘颗粒度小于0.01μm。3.4在线检测仪器气源露点检测仪：4只，安装在每台臭氧发生器进气口处，用于检测每台臭氧发生器进气气源的露点；气态臭氧监控仪：4只，安装在每台臭氧发生器的出气口处，即可以本地显示也可以远传输出给子系统PLC；水中臭氧浓度仪：1只，安装在臭氧设备间，取样口设置在接触池中，在线监控接触池中的水溶臭氧浓度，即可以本地显示也可以远传输出给中控制PLC系统；尾气臭氧浓度仪：1只，安装在接触池出口处，在线监控接触池出口尾气中的臭氧浓度，并将4-20mA信号远传输出给中控PLC；臭氧泄漏报警仪：1只，安装在臭氧设备间中控制隔间内，在线监控臭氧设备间空气中的臭氧浓度，即可本地显示也可以远传输出给中控制PLC；3.5控制系统整个系统由SIEMENS-S7系列PLC控制，通过自动化仪表在线监控整个系统的运行。系统设计中充分考虑节能的原则，整个系统能根据不同季节、不同水量、不同水质时臭氧的实际需用量不同，自动调节臭氧发生器的投加功率或气源进气量，来提高或降低实际臭氧产量，最大限度降低用户的运行成本。8自动控制系统采用三级控制方式：设备级控制、工艺级控制、工厂级控制。详见《三鑫石化自动控制系统配置图》9MPIcableMPIcableMPIcable臭氧功率变送器露点变送器涡街流量计工作压力变送器出气温度变送器出水温度变送器Profibuscable电源温度变送器臭氧浓度检测仪MPIcable臭氧功率变送器露点变送器涡街流量计工作压力变送器出气温度变送器出水温度变送器电源温度变送器臭氧浓度检测仪MPIcable臭氧功率变送器露点变送器涡街流量计工作压力变送器出气温度变送器出水温度变送器电源温度变送器臭氧浓度检测仪MPIcable臭氧功率变送器露点变送器涡街流量计工作压力变送器出气温度变送器出水温度变送器电源温度变送器臭氧浓度检测仪压缩空气主管道涡街流量计臭氧主管道涡街流量计压缩空气主管道压力变送器臭氧主管道压力变送器尾气臭氧浓度检测仪臭氧泄露浓度检测仪水中臭氧浓度检测仪Profibuscable103.5.1设备级控制设备级控制系统包含4套S7-200PLC，每套子系统采用集成在臭氧发生器本体上的S7-200PLC控制，采用西门子MPI通讯协议与工艺级控制PLC进行通讯。根据浙江华联三鑫石化水处理工艺要求，硬件配置选用CPU222可编程控制器，2个EM235模拟量模块，1个TP170A触摸屏。模拟量输入信号包含3个温度变送器、1只涡街流量计、1只压力变送器、1只功率变送器、1台臭氧浓度检测仪、1只气源露点变送器。模拟量输出信号包含1个臭氧投加和1个气动调。PLC根据来自各变送器的信号自动监测和控制臭氧发生器。实现的功能：（1）显示臭氧发生器的出水温度、出气温度、电源温度、工作压力、臭氧流量、臭氧浓度、臭氧功率、气源露点等工艺参数；（2）控制吸干机、臭氧发生器的启动、停止；（3）根据流量设置值的改变来调节气动调节阀开度，以改变臭氧发生器进气口流量；（4）根据臭氧投加量的改变来改变臭氧产出量；（5）根据臭氧浓度设置值的改变自动调节臭氧产出量；（6）本地与远程切换；（7）设有多种报警，包含过温保护、过压保护、低压保护、低流量保护、高露点保护，并且将报警信号传送给工艺级PLC；（8）与工艺级控制PLC之间的MPI通讯。3.5.2工艺级控制