摘要:水處理臭氧發生器產品與空氣型不同在于:一般采用密閉型結構,臭氧發生濃度較高,臭氧發生后通過管路經氣水混合裝置使臭氧溶于水中使用。因為臭氧產生條件和部件壽命的要求,一般都需要對空氣進行預處理或采用高濃度臭氧氣源,這主要是臭氧的產量與空氣的干燥度密切相關,所以大多配有氣源干燥系統。
1、水處理臭氧發生技術及配套技術
水處理臭氧發生應用技術主要分發生、冷卻、干燥、氣水混合四大基礎部分和電控系統、結構系統六大方面技術。
臭氧用于水處理的濃度單位一般是按mg/L計算,這與空氣型常用mg/m3差了一千倍,由此可知,水處理需要高濃度、大發生量的臭氧才能應用,臭氧發生量/小時,負載功率電耗,氣源干燥度,產品壽命等是其主要指標。
水處理臭氧發生多采用氣隙放電法,因濃度需求,其電耗增高,器件的溫升也不可避免,溫升是影響臭氧產生和設備壽命的主要因素,所以一般需要冷卻,主要有風冷,水冷兩種,有的則通過冷氣源來解決,采用哪種方式,由設備設計決定。
在同樣臭氧發生部件、電源條件下,臭氧產量與氣源干燥度是成正比的即氣源干燥度越高,發生量/小時值也就越高,所以對氣源的凈化干燥處理是不可少的,一般稱為氣源預處理或氣源干燥器、系統。目前氣源干燥的主要手段有冷凍、露凝、化學法等,其干燥程度以相當于空氣溫度計算,如-40℃指的是氣源在-40℃時的干燥程度。
氣水混合裝置是臭氧用于水處理*的配套技術,雖然臭氧易溶于水,溶解度比氧氣高十幾倍,但必須采用一種技術手段使臭氧與水充分接觸,接觸面積、時間、臭氧濃度、壓力等都是混合效率的決定因素。目前,臭氧與水的混合主要有以下幾種:
(1)嚗氣法:這是一種傳統的簡便方法,是靠臭氧氣經壓縮后利用某種泡化器件,讓臭氧形成氣泡與水充分接觸,不難看出,氣泡越小、越多、深度越大,效果越好。
(2)射流法:也稱文丘里法,是利用水在管道中流動時通過裝置變徑加快流速形成副壓吸氣,通入臭氧與水在管路中混合。這種裝置在安裝時,一是射流器須與管路配套(以管徑為準),二是射流器中的水流向不能存在逆壓,避免水進入抽樣發生罐,三是射流器延出管路必須在2.5m以上,越長效率越高,四是流速要達到一定量,保證負吸形成,五是器件與管路必須用不銹鋼或塑料材質,杜絕用鋼、鐵以免消耗臭氧與氧化腐蝕。射流法效率較高,但安裝設計與要求應相當嚴格。
(3)渦輪負吸法
這重方式是通過水泵吸程加裝氣路,在供水時形成負吸將臭氧帶入水中,效率較高。其原理與文丘里法基本相同,也廣為采用。其安裝要求與文丘里法也大致相同,需要特別注意的是,其氣量控制,氣量大時會影響水泵供水。
(4)混合塔法
這種方法是通過一個較高的裝置塔將水由噴下形成霧狀,將臭氧氣自下方通入并使之與水流形成逆行,使臭氧氣與水充分接觸形成臭氧水。此方式有無填料和有填料兩種,材質是十分講究的,效果也很好,只是成本造價較高。
電控是水處理臭氧發生器*的部分,直接關系到設備的開停及使用,一般分為、自動、數控三種模式,目前使用閉環控制的還較少,電控的設計是根據單機發生要求而定的,不一而足。
結構系統除將以上技術組裝到一起外,還要考慮高濃度臭氧氣的密封問題,避免泄漏傷及人體,必要時還要具備對剩余排除臭氧氣的催化處理技術,要求都是很嚴格的。
2.水處理臭氧發生技術產品應用
飲用水處理
臭氧化應用技術zui廣泛、zui成功的領域是飲用水的處理。臭氧用于飲用水處理,除滅菌效果好,無二次污染外,還兼有脫色、除味,去除鐵、錳、氧化分解有機物和助凝作用,有的報告指出,臭氧能夠消殺水中一切對人體有害的物質。
飲用水的標準為細菌總個數、大腸菌群均為零,西方歐美等國都執行這一標準,所以自來水供水公司的臭氧水處理產品應用十分普遍。我國因處發展中,經濟上相對落后,飲用水的國家衛生標準為細菌總個數為<100個,大腸菌群<3,而且大多采用漂白粉、加氯和近幾年推廣的二氧化氯及次氯酸鈉發生設備消毒。因為氯消毒會產生氯的衍生物造成二次污染,其中三鹵甲烷是直接致癌物質,在歐美的飲用水處理上已逐步淘汰。就目前的國內臭氧發生器價格來說,與二氧化氯、次氯酸鈉價格差不多,甚至還低,只是人們的認識水平和設備更新缺乏資金,尚有一個過程。
一九九六年國家衛生部下文件,要求二次供水必須安裝消毒設施,有些單位的自備井也必須在水質達標的情況下才允許使用,二次供水的消毒及處理產品,目前只有在二氧化氯、次氯酸鈉和臭氧發生設備中選用,臭氧水處理具有較強的競爭優勢,應是一個成熟市場。近幾年興起的礦泉水、純凈水、瓶裝水已是臭氧技術產品的*市場,離開臭氧裝備很難達標。
飲用水的處理在使用臭氧設備時,臭氧的投加量一般在1-3mg/L,接觸時間10-15分鐘即可,可作為選型時根據用水量計算參考。
游泳池水處理
臭氧化技術用于游泳池水處理技術已十分成熟,歐美等國使用十分普遍,比賽游泳池幾乎都是采用臭氧技術處理,我國的游泳用水標準要求細菌個數<1000個,大腸菌群<100個,濁度<5,目前主要采用加氯、漂白粉、硫酸銅等消殺手段,在水質達標的同時,又造成二次污染,造成使水質扎眼,刺激皮膚等惡果,特別是液氯使用中潛在威脅很大,一旦泄露會造成大面積中毒污染,使用中使人提心吊膽。臭氧技術在水質達標的情況下,*沒有以上缺陷,臭氧化水還可消殺體菌以美容,更為經濟的是使用中減少或取消了藥物消耗,成本降低,水質保質期得以延長,是一筆不小的節約開支。
游泳池水的臭氧處理技術與飲用水處理基本相同,其普及應用有待于經濟和認知水平的提高。需要掌握的是,使用臭氧后,室內游泳池基本不用藥物輔助,露天游泳池在高溫下可能會使部分藻類生長,這是因為臭氧雖然有滅藻功能,但藻類品種即多,不可能全部殺滅,這種情況一般出現在太陽光強烈的持續高溫天氣,此時配用少許硫酸銅即可。
養殖水處理
臭氧化處理養殖水,對魚、蝦、蟹類的生長極為有利,經濟效益也非常明顯,在歐美已廣為采用。
養殖水因富含有機物,水質很容易出問題,細菌病毒魚蝦類的細菌傳播也十分猖狂,近幾年沿海諸多養蝦池絕產和大量荒廢正是因此形成。
臭氧在養殖水處理中,除了滅菌和抑制病毒菌對魚蝦的感染、傳播外,還可以分解有機物,去除COD、BOD物質,又因其助凝作用,對改善水質是一項良好的措施。近幾年水質污染嚴重,污染水對魚類造成疾病和大批死亡屢見不鮮,而臭氧能消殺NH3、SO2及赤潮毒素等,有害物質,這說明臭氧技術對養殖業推廣是多么重要。
國外報道,用臭氧處理養殖水,對魚塘魚類可增產30%以上,對蝦池蝦類可增產60%以上,對魚蝦蟹苗的對比試驗,成活率均提高90%多,養殖水使用臭氧,一般對已造成危害的病毒菌水,臭氧注入濃度達0.5-1.2mg/L就可全部殺死水中細菌,如果作為預防性作用,0.5-0.7mg/L就足夠。
循環冷卻水的處理
循環冷卻水在工業上很普遍,比如發電廠、化肥廠、化工廠等。近幾年興起的中央空調設備也離不開循環水。近年來,由于在循環冷卻水中發現了一種對人體危害極大的格蘭氏陰性病原體,使人們越來越關注循環冷卻水的處理工藝。70年代末,美國進行了大量的循環冷卻水的臭氧處理研究,證明臭氧具有緩蝕、阻垢、殺菌、滅藻、節水、無污染等諸多優點,且處理費用低于傳統的處理方法,所以臭氧處理循環冷卻水具有廣闊的前景。
工業廢水處理
臭氧在工業廢水處理中應用十分普遍,常見的有對含酚、含氰及印染廢水處理等。臭氧能使氰絡鹽中的氰迅速分解,其反應為兩步,先將劇毒的CN-氧化為CNO-,以后再進一步氧化為CO2和N2,能使有毒廢水的毒性降低100倍左右。臭氧對喊酚廢水處理,其對酚的降解速度與臭氧投加量與時間有關,且反應中PH值越高反應越快,臭氧消耗越小。臭氧對除分散染料以外的所有染料廢水都有脫色能力,他可以破壞染料中的發色或助色基因,達到脫色效果。國內一項試驗表明,在但色度高達1800-2500倍,COD為1100-1800mg/L時,在特定條件下,臭氧可在15分鐘內脫色率達99%,COD去除率接近90%。因工業廢水程度不一,計算臭氧投加量時,一般通過試驗得出數據。
復合化臭氧水處理技術
盡管臭氧具有*的氧化性,但也有一定的局限性,臭氧并不是的。在污水處理中,對于某些有機物或中間產物,臭氧(特別濃度低時)很難將其氧化和去除。這又要回溯到臭氧的氧化、滅菌、脫色、除味四種基本功能上來,所以對于一些復合化水的處理,臭氧作為一個重要環節是有效的,復雜污水配用生化法、光催化法或藥物輔助都是必要的。即使飲用水,其泥沙、雜質也要配用過濾技術等解決。
3、結論
臭氧對水的處理用途是廣泛的,對癥下藥才能收到滿意的成效。