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臭氧系统简介(IntroductionofOzoneSystem)张振亚太平洋水处理工程有限公司Ozonia臭氧发生系统中国华东地区总代理Zhenya_zhang@163.com内容:•常见的臭氧系统的组成o原料气的选择和处理o臭氧制备部分o臭氧接触池o臭氧尾气破坏设备•臭氧化的副产品及其控制•臭氧的安全问题常见的臭氧系统的组成–例子原料气制备臭氧制备臭氧曝气尾气破坏臭氧的性质臭氧的一般物理化学性质外观无色刺鼻的气味,在最低浓度为0.01–0.04ppm的情况下,人就可以闻到气味,当浓度到1ppm时,就会非常刺鼻生成在自然界中,若有电火花产生,就会生成臭氧分子量47.9982熔点(C)-192沸点(C)-111.9水溶性0.00003g/100ml水(20C)氧化电位O3/O2=2.07V(HClO/Cl-=1.49V)臭氧的性质臭氧的危害性•液态臭氧与皮肤和眼睛接触,会引起烧伤;•人体暴露在高浓度的臭氧环境中,会导致头疼,呕吐,或者胸部疼痛;•吸入高浓度的臭氧会刺激鼻子和喉咙,造成咳嗽,呼吸短促,甚至造成肺部积水和肺损伤;•人体受到臭氧的污染,可能引起基因变异;•臭氧还会造成人体生殖系统的损伤.臭氧的性质臭氧的相关标准•臭氧的环境标准(一小时平均):o中国国家标准GB3078–1996:0.16mg/m3~0.08ppm(一级),0.20mg/m3~0.1ppm(二级);o美国EPA标准:0.12ppm(一小时平均);o美国OSHA标准:0.1ppm(8小时工作场所的浓度);•臭氧的排放标准:o中国没有臭氧排放标准;o美国也没有臭氧排放标准;臭氧的应用臭氧在水处理方面的应用•去除水中的铁和锰;•去除水中的颜色;•去除水的异味;•去除水中的有机化合物;•去除水中的颗粒物;•去除水中的藻类;•消毒;•去除Cl消毒后的副产物;•提高水中杂质的生物可用性;世界上主要的臭氧设备生产厂家•Ozonia()-70–80%中国市场;•WEDECO()-合并了WEDECO和Trailigas(2003左右);•三菱()-2005年在嘉兴赢得第一个水处理项目,80,000m3/天;•住友();•富士();臭氧化在中水处理工程中的应用(典型的中水处理工艺)格栅/沉沙池生化反应池二沉池污泥循环废弃污泥加药/过滤/消毒过滤/消毒(沙滤)(膜)使用使用污水深度处理工艺经典自来水处理工艺新型自来水处理工艺所以,臭氧在中水处理工程中的作用与臭氧在水厂中的作用是一样的-Metcalf&Eddy,Inc.“WastewaterEngineering:Treatment,DisposalandReuse”,4thedition,McGraw–Hill.臭氧化在中水处理工程中的应用o中水处理的目标中国国家标准:污水再生利用工程设计规范:GB50335-2002该规范建议的深度处理工艺包括:•混凝,•沉淀(澄清,气浮)•过滤,•活性碳吸附,•脱氨,•离子交换,•膜技术,•膜-生物反应器,•曝气生物滤池,•臭氧氧化,•消毒及自然净化系统等.臭氧化在中水处理工程中的应用o中水处理的目标–标准比较水质量参数地表水III级GB3838-2002饮用水标准CJ94-1999污水处理标准I级18918-2002生活杂用水标准(见GB50335–2002):污水再生利用工程设计规范pH6–96.0–8.5无6–9色无5度=30度=30嗅无无味无无不快感浊度(NTU)无=1无(SS=10mg/l)=5冲车,厕;=10洗路,消防,绿化;=20建筑溶解性总固体(mg/l)无=500无=1000绿化,洗车;=1500洗路,冲厕,消防BOD5(mg/l)=4无=10=20绿化;=15建筑,洗路,消防;=10冲厕,洗车氨氮(mg/l)=1.0无=5(8,T=12C)=10冲厕,洗路,消防,洗车;=20绿化,建筑阴离子表面活性剂(mg/l)=0.2=0.20=0.5=0.5洗车;=1.0其它铁(mg/l)=0.3=0.20无=0.3锰(mg/l)=0.1=0.05=2.0=0.1溶解氧(mg/l)=5无无=1.0余氯(mg/l)无=0.05无=1.0(30分钟),管网末端=0.2粪大肠杆菌(个/升)=1000001000=3臭氧化在中水处理工程中的应用o臭氧在中水处理工程中应用水质量参数污水处理标准I级18918-2002生活杂用水标准GB50335-2002O3?pH无6–9色=30度=30?嗅无无不快感浊度(NTU)无(SS=10mg/l)=5冲车,厕;=10洗路,消防,绿化;=20消防可溶性固体(mg/l)无=1000绿化,洗车;=1500洗路,冲厕,消防BOD5(mg/l)=10=20绿化;=15建筑,洗路,消防;=10冲厕,洗车氨氮(mg/l)=5(8,T=12C)=10冲厕,洗路,消防,洗车;=20绿化,建筑阴离子表面活性剂(mg/l)=0.5=0.5洗车;=1.0其它铁(mg/l)无=0.3锰(mg/l)=2.0=0.1溶解氧(mg/l)无=1.0余氯(mg/l)无=1.0(30分钟)粪大肠杆菌(个/升)1000=3臭氧化在中水处理工程中的应用o臭氧在咸阳路中水处理工程中应用臭氧在咸阳路中水厂中的作用为脱色格栅/沉沙池生化反应池二沉池污泥循环废弃污泥反渗透臭氧化脱色氯消毒使用假定处理工艺目前设计院提出的处理工艺臭氧化在中水处理工程中的应用o建议的臭氧化系统流程图–经典流程图LOX液态氧为原料气臭氧发生器曝气臭氧破坏装置冷却水冷却水源–由业主提供待处理的水处理后的水臭氧处理工艺流程图检测参数1–露点检测2–臭氧浓度检测3–剩余臭氧检测4–空气中臭氧检测V.O.D.臭氧化在中水处理工程中的应用o建议的臭氧化系统流程图–经典流程图.空气空气为原料气臭氧发生器曝气臭氧破坏装置冷却水冷却水源–由业主提供待处理的水处理后的水臭氧处理工艺流程图检测参数1–露点检测2–臭氧浓度检测3–剩余臭氧检测4–空气中臭氧检测V.O.D.过滤设备压缩设备冷却设备去水设备干燥设备臭氧化在中水处理工程中的应用o臭氧化系统的剂量应用剂量去除铁和锰0.43mgO3/mgFe;0.88mgO3/mgMn除色1–3mgO3/mgC,甚至更高,浓度=7wt%,传质控制除味无确定数字,要根据具体水质分析去除合成的有机化合物d[O3]/dt=-w[O3];logw=-3.98+0.66pH+0.61log(TOC)–0.42log(碱度/10)去除水中颗粒物0.5–1.5mg/l(协助絮凝反应的发生)去除水中的藻类1–3mgO3/l,与气浮联用,可以达到90%以上的去除率消毒0.1–0.25mgO3/l(设计中用0.25mgO3/l)去除消毒副产品前体1.2mgO3/mgC提高水中有机物的生物有效性1mgO3/mgDOC-AWWA,“OzoneinWaterTreatmentApplication&Engineering”,LewisPublishers,1991臭氧化在中水处理工程中的应用o加药-臭氧投加方式爆气头曝气机械投加射流投加塔式曝气喷射式曝气曝气头曝气–设计院建议BubblecolumnwithPorousDiffusers•Separatedbubblecolumns•Bubblesize:2-4mm•Depthofdiffusers:2-6m•Countercurrent,co-current(onlyupwards)•Characteristics:Backmixing•Nonhomogeneousbubblecolumn•Wideretentiontimedistribution,T10/Th0.5InflowHeadloss3.3射流投加BubblecolumnwithRadialDiffuser•Continuousbubblecolumn•Bubblesize:2-4mm•Motivewaterflow:–5?20%ofmainflow(potablewater,wastewater)–upto500%forindustrialwastewater?*1),only“co-currentupflow”•RadialDiffuser,Submergeddepth:2-6m•Countercurrent,Co-current,upflow,downflow•Characteristics:–nodangerofblockage–stabilebubblecolumn,“ideal”flow–shortretentiontimedistribution,T10/Th?0.5–additionalenergyaddedEnergiezufuhrHeadlossOzonegasINMotivewaterINLETPump*1)Recirculation?MotivewaterMainstream3.4臭氧化在中水处理工程中的应用o加药–曝气头曝气的设计1,基托;2,密封圈;3,多孔材料;4,密封圈;5,清洗头;6,螺帽;废气臭氧进水废气出水两级曝气:传质控制的反应三级曝气:反应速度控制的反应脱色建议采取两级曝气(初步)•厂家提供承压能力,过气量等参数臭氧化在中水处理工程中的应用o加药–Ozonia建议的设备OZAT®UnitTypeNOMINALProductionkgO3/hOPTIMUMProductionkgO3/hOxygen6wt%Air3wt%Oxygen10wt%Air4wt%CFV-010.900.450.680.37CFV-021.700.801.300.70CFV-032.501.201.901.00CFV-043.351.602.501.30CFV-055.002.403.802.00CFV-1010.004.907.804.00CFV-2020.009.5015.208.00臭氧化在中水处理工程中的应用o加药–Ozonia设备的特点AT技术-A传统技术CT:镀金属膜的玻璃电介质先进技术AT:镀陶瓷膜材料制成的电介质臭氧化在中水处理工程中的应用o加药–Ozonia设备的特点AT技术-B臭氧制备过程中能耗的比较AT技术的优点:•能够承受更高电压的冲击;•对差的工作环境承受能力更强;•设备结构更加合理;•由较短的放电管构成,设备更小型;•设备的使用寿命更长;•能够产生更高浓度的臭氧;•要求的工作电压更低;•能耗更低;臭氧化在中水处理工程中的应用o加药–Ozonia在中国的部分业绩业主原料气臭氧产生量广州南洲水厂O2/VSA142kg/h上海南市水厂O2(LOX)130kg/h深圳笔架山水厂O2/VSA94kg/h上海杨树浦水厂O2/VSA62.5kg/h浙江嘉兴水厂O2(LOX)30kg/h浙江崇福水厂O2(LOX)16kg/h浙江桐乡水厂O2(LOX)12kg/h广东顺德水厂O2(LOX)10kg/h