水處理中臭氧氧化原理及技術(shù)應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2019-01-19

臭氧是一種氣體，只有把臭氧溶解到水中，使水中含有一定濃度的臭氧，并維持一定的反應(yīng)時(shí)間，才能達(dá)到殺菌消毒的目的。臭氧與水混合的方式常用的一般有鼓泡法、射流法、混合泵等幾種。
臭氧的分子式為O3 ，是O2的同素異性體，由三個(gè)氧原子組成。臭氧的化學(xué)性質(zhì)活潑，易分解而變成氧氣。它的氧化能力很強(qiáng)，其氧化能力在自然界中僅次于氟F2 ，排第二位，高于過(guò)氧化氫、高錳酸鉀、二氧化氯等氧化劑。臭氧依靠其強(qiáng)氧化性具有良好的殺菌、脫色、氧化、除臭功能，在與氧氣的轉(zhuǎn)化過(guò)程中沒有二次殘留及二次污染物產(chǎn)生，這是臭氧用于環(huán)保、飲用水處理、食品加工、醫(yī)療等領(lǐng)域最大的優(yōu)越性。 我國(guó)的桶裝水及瓶裝水等凈水生產(chǎn)工藝中，衛(wèi)生部門已強(qiáng)制性要求采用臭氧殺菌處理。
臭氧發(fā)生器是把氧氣轉(zhuǎn)化成臭氧的裝置。


 臭氧的發(fā)生技術(shù)主要是通過(guò)自然界產(chǎn)生臭氧的方法模擬而來(lái)的，大致有光化學(xué)法、電化學(xué)法和電暈放電法三種。電暈放電法產(chǎn)生臭氧是目前世界上最經(jīng)濟(jì)、最常用的方法，它是由高壓電暈介質(zhì)阻擋放電，通過(guò)高能離子把氧氣離解成氧原子，氧原子再和氧分子結(jié)合形成臭氧。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)臭氧發(fā)生器的企業(yè)很多，產(chǎn)品品種繁多，質(zhì)量參差不齊，故選擇臭氧發(fā)生器的好壞對(duì)整個(gè)水處理的殺菌效果起著至關(guān)重要的作用。 凈水處理一般采用電暈放電法臭氧發(fā)生器，其結(jié)構(gòu)一般有電源系統(tǒng)、發(fā)生裝置(放電室)、氣源系統(tǒng)、機(jī)殼及控制系統(tǒng)等幾大部分組成。
 凈水處理選擇臭氧發(fā)生器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1. 有國(guó)家質(zhì)檢部門的產(chǎn)品檢測(cè)報(bào)告；
2. 一般采用氣隙放電的臭氧發(fā)生器，不宜采用沿面放電的“開式”臭氧發(fā)生器；
3. 要有完善的、可再生的空氣干燥處理系統(tǒng)；
4. 有水冷卻，不要選擇風(fēng)冷的臭氧發(fā)生器做水處理；
5. 臭氧發(fā)生器的出氣濃度gt;8mg/L。
臭氧是一種氣體，只有把臭氧溶解到水中，使水中含有一定濃度的臭氧，并維持一定的反應(yīng)時(shí)間，才能達(dá)到殺菌消毒的目的。臭氧與水混合的方式常用的一般有鼓泡法、射流法、混合泵等幾種。
要想使水達(dá)到一定的臭氧濃度，除保證臭氧發(fā)生器有足夠的臭氧產(chǎn)量和濃度，還需要保證氣液混合效率。臭氧行業(yè)推薦的 CT值為1.6，C為臭氧水溶濃度(mg/L)，T為反應(yīng)時(shí)間(min)，最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行為臭氧水溶濃度0.4mg/L，反應(yīng)時(shí)間4min。
鼓泡法是把臭氧發(fā)生器所產(chǎn)生的臭氧氣體通過(guò)管道通入到氧化塔或氧化池的底部，經(jīng)微空鼓泡器散發(fā)出微氣泡，氣泡在上升的過(guò)程中把臭氧溶解于水。采用鼓泡法混合臭氧的效率一般為20-30%。
一般凈水處理采用的氧化塔鼓泡，其特點(diǎn)如下：


1. 氧化塔一般采用不銹鋼材質(zhì)，并帶有兩個(gè)對(duì)開的視窗，以便觀察氣泡的大小和均勻程度。
2. 氧化塔帶有防倒流裝置，即臭氧氣體需繞氧化塔的頂部再進(jìn)入塔底的鼓泡器，防止臭氧發(fā)生器停止工作后，氧化塔內(nèi)的存水靠自壓進(jìn)入臭氧發(fā)生器。
3. 氧化塔底部布?xì)?，鼓泡器分布均勻，材料采用抗氧化的鈦材或剛玉，且鼓泡器過(guò)濾孔徑要小，以便產(chǎn)生微氣泡。
4. 氧化塔上端側(cè)部進(jìn)水，下端側(cè)部出水，水自上而下流經(jīng)氧化塔，與氣相的臭氧氣泡形成逆流，提高混合效率。
5. 氧化塔頂部留有溢流口，防止進(jìn)出水量不平衡；底部留有排污口。
6. 中上部應(yīng)裝有液位顯示，便于觀察氧化塔內(nèi)的水位。
7. 氧化塔尺寸要保證較大的高徑比，即使處理水量小的氧化塔，其有效高度也保證不低于2米。
射流法是在射流器內(nèi)的氣腔在高速水流作用下形成負(fù)壓，吸進(jìn)臭氧氣體，高速水流再把臭氧氣體粉碎，形成微氣泡而與水充分接觸混合。采用射流法混合臭氧的效率一般為25-40%。 
采用射流法進(jìn)行氣液混合應(yīng)注意的問題如下：
1. 射流器進(jìn)水與出水段需要較高的壓差，大都不低于0.2Mpa， 一般在射流器前裝有增壓泵。
2. 射流器的進(jìn)氣段要有非?？煽康姆赖沽鞔胧?，一般要設(shè)有雙重或三重保護(hù)裝置。
3. 射流器的出水不可直接灌裝，雖然有可能水溶濃度達(dá)到規(guī)定的數(shù)值，但反應(yīng)時(shí)間太短，影響殺菌效果。
4. 射流器最好的應(yīng)用方式是和反應(yīng)罐連用，增壓泵從反應(yīng)罐下部一側(cè)進(jìn)水供給射流器，射流器的出水從反應(yīng)罐的下側(cè)的切面方向再進(jìn)入反應(yīng)灌，循環(huán)投加臭氧，且水流帶有臭氧氣泡在反應(yīng)罐內(nèi)螺旋式上升，增加了混合效率。
5. 射流器和增壓泵要根據(jù)發(fā)生器的出氣量和系統(tǒng)水壓而定，選擇氧氣源的臭氧發(fā)生器因臭氧濃度高、出氣量小，可減少射流器和增壓泵的投資。
混合泵一般為渦流式，在泵內(nèi)形成負(fù)壓，吸氣口吸入氣體(或液體)，并通過(guò)多個(gè)葉輪的攪拌可以進(jìn)行氣 -液、液-液混合。市場(chǎng)上常見的混合泵一般是尼可尼混合泵和南方特種泵廠生產(chǎn)的氣液混合泵。采用混合泵溶解臭氧的效率較高，一般在40-70%。
采用混合泵進(jìn)行氣液混合應(yīng)注意的問題如下：
1. 氣-液比例在1：9時(shí)，混合泵的混合效率最佳。
2. 混合泵的實(shí)際出水量為額定出水量與吸氣量之差，當(dāng)增加混合泵的吸氣量時(shí)，泵的出水量相應(yīng)減少。
3. 混合泵安裝時(shí)進(jìn)水與出水段要加調(diào)節(jié)閥和壓力表，以便調(diào)節(jié)出最佳吸氣量。
4. 混合泵出水后需加排氣罐或反應(yīng)罐，以便排出溶于水的微氣泡。
5. 混合泵不宜接在主路中，這樣混合泵承擔(dān)供水和混合兩種責(zé)任，難以同時(shí)保證兩種效果。