純凈水臭氧應(yīng)用
發(fā)布時間:2015-01-26 10:05:10人氣：次
純凈水/礦泵水工藝流程
礦泉水廠生產(chǎn)工藝流程圖：
純凈水/礦泉水廠生產(chǎn)工藝流程（圖）：
a) 原水泵
主要功能：恒定系統(tǒng)供水壓力，穩(wěn)定供水量
b) 機(jī)械過濾器
采用多次過濾層的過濾器，主要目的是去除原水中含有的錳、鐵重金屬、泥沙、鐵銹、膠體物質(zhì)、懸浮物等顆粒在20um以上的物質(zhì)，系統(tǒng)可以進(jìn)行反沖洗、正沖洗等一系列操作。
主要功能：保證設(shè)備的產(chǎn)水量，延長設(shè)備的使用壽命。
c) 活性炭過濾器
采用果殼活性炭過濾器，活性炭不但可吸附電解質(zhì)離子，還可以進(jìn)行離子交換吸附。經(jīng)活性炭吸附還可使高錳酸鉀耗氧量（COD）由15mg/L（02）降至2-7mg/L(02),此外由于吸附作用使表面被吸附復(fù)制的濃度增加，因而還起到催化作用，去除水中的色素、異味、大量生化有機(jī)物、降低水的余鹵值及農(nóng)藥污染物和除去水中三鹵化物（THM）以及其他的污染物。系統(tǒng)可以進(jìn)行反沖洗、正沖洗等一系列操作。同時，設(shè)備具有自我維護(hù)系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用很低。
主要功能：保證設(shè)備的產(chǎn)水質(zhì)量，延長設(shè)備的使用壽命
d) 軟化系統(tǒng)
為防止?jié)馑颂貏e是RO裝置最后一根膜組件濃水側(cè)出現(xiàn)CACO3，MGCO3，MGSO4，CASO4，BASO4，SRSO4，SISO4的濃度大于其平衡溶解度常數(shù)而結(jié)晶析出，損壞膜原件的應(yīng)有特性，在進(jìn)入反滲透膜組件之前系統(tǒng)采用鈉型陽離子交換樹脂，進(jìn)行離子交換吸附，去除水中主要硬度成分，吸附飽和后，樹脂失效，可用工業(yè)用鹽進(jìn)行再生樹脂，使之恢復(fù)交換能力。
每套軟化系統(tǒng)包括：軟化罐、控制器（或射流器/鹽泵）、鹽箱及鹽閥 主要功能：防止反滲透摸結(jié)垢，延長反滲透膜的使用壽命
e) 精密過濾器
精密過濾器用來截留預(yù)處理系統(tǒng)漏過的少量機(jī)械雜質(zhì)。過濾器筒體采用工程塑料或SUS304材質(zhì)；內(nèi)裝PPF濾芯。聚丙烯濾芯是一種效率高、阻力小的深層過濾元件。適用于含懸浮雜質(zhì)較低（濁度小于2-5度）的水進(jìn)一步凈化。聚丙烯濾芯由聚丙烯纖維按一定規(guī)律纏繞在注塑聚丙烯多孔管上形成。主要功能：保證進(jìn)入反滲透膜的水顆粒度小于0.1um
f) 反滲透系統(tǒng)
反滲透裝置是用足夠的壓力使溶液中的溶劑（一般是水）通過反滲透膜（或稱半透膜）而分離出來，因?yàn)檫@個過程和自然滲透的方向相反，因此稱為反滲透。
反滲透法能適應(yīng)各類含鹽量的原水，尤其是在高含鹽量的水處理工程中，能獲得很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。反滲透法的脫鹽率提高，回收率高，運(yùn)行穩(wěn)定，占地面積小，操作簡便，反滲透設(shè)備在除鹽的同時，也將大部分細(xì)菌、膠體及大分子量的有機(jī)物去除。 h)設(shè)備工藝流程圖：
原水→原水增壓泵→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→離子交換器→保安過濾器→多級高壓泵→RO反滲透系統(tǒng)→純水箱→全自動桶/瓶水灌裝生產(chǎn)線→包裝→入庫
一、礦泉水生產(chǎn)工藝流程圖：
給水處理中臭氧與二氧化氯的應(yīng)用比較
目前，我國給水中應(yīng)用的氧化消毒劑以液氯為主。但隨著源水污染的變化，廢水中各種有機(jī)物的含量有所增加，運(yùn)用液氯消毒會產(chǎn)生氯代有機(jī)物，其中有的產(chǎn)物具有致突變作用。為滿足人們對水質(zhì)要求
的不斷提高，尋求能替代氯的更安全而經(jīng)濟(jì)的新型氧化消毒劑，成為今后給水處理的一個發(fā)展方向。其中，較有前途的是二氧化氯（ClO2）和臭氧（O3）。 1.二氧化氯（ClO2） 1.1二氧化氯的應(yīng)用
十九世紀(jì)初，美國科學(xué)家DaryH.發(fā)現(xiàn)了ClO2氣體。二十世紀(jì)40年代，二氧化氯開始應(yīng)用于食品加工的殺菌消毒，造紙的漂白和水的凈化處理等。由于二氧化氯不會與有機(jī)物反應(yīng)而生成THMs，所以在 飲用水處理中應(yīng)用越來越廣泛。1983年，美國國家環(huán)保局（EPA）提出飲用水中三氯甲烷含量必需低于0.1mg/L，并推薦使用ClO2消毒。二氧化氯消毒的安全性被世界衛(wèi)生組織（WHO）列為A1級，被認(rèn)定為 氯系消毒劑最理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。目前，美國和歐洲已有上千家水廠采用ClO2消毒；我國則多用于造紙、紡織等行業(yè)，并逐步應(yīng)用于自來水廠。
在給水處理中，ClO2不僅可以作為高效的消毒劑，還可考慮投加在原水、沉淀池前或?yàn)V池前，進(jìn)行預(yù)氧化或中間氧化，以控制嗅味（尤其是氯酚或藻類副產(chǎn)物嗅味等），防止微生物滋長，加強(qiáng)混凝
過濾；也可用于去除水中的鐵、錳和色度。另外，歐洲一些國家將ClO2、O3即Cl2結(jié)合起來用于飲用水處理，取得了較好的效果。 1.2二氧化氯的物理性質(zhì)
二氧化氯（ClO2）常溫（20℃）下是一種黃綠色的氣體，具有與氯氣、臭氧類似的刺激性氣味，分子量67.45，比空氣重，熔點(diǎn)-59℃，沸點(diǎn)11℃。
ClO2極易溶于水而不與水反應(yīng)，22℃時溶解度約為氯的5倍，達(dá)2.9g/L。ClO2在水中的溶解度隨溫度升高而降低。同時二氧化氯分子的電子結(jié)構(gòu)雖是不飽和狀態(tài)，在水中卻不以聚合狀態(tài)存在，這對
ClO2在水中迅速擴(kuò)散十分有利。但ClO2水溶液易揮發(fā)，在較高溫度與光照下會生成ClO2-與ClO3-，應(yīng)避光低溫保存。
據(jù)介紹，ClO2在常溫下可壓縮成深紅色液體，極易揮發(fā)，極不穩(wěn)定，光照、機(jī)械碰撞或接觸有機(jī)物都會發(fā)生爆炸；在空氣中的體積濃度超過10%或在水中濃度超過30%時也會發(fā)生爆炸。不過ClO2溶液 濃度在10g/L以下時基本沒有爆炸的危險。
由于ClO2對壓力、溫度和光線敏感，不能壓縮進(jìn)行液化儲存和運(yùn)輸，只能在使用時現(xiàn)場臨時制備。 1.3二氧化氯的氧化消毒機(jī)理
作為強(qiáng)氧化劑，ClO2在酸性條件下具有很強(qiáng)的氧化性：ClO2+4H++5e=Cl-+2H2O 在水廠pH≈7的中性條件下， ClO2+e=ClO2-
ClO2-+2H2O+4e=Cl?-+4OH-
ClO2能將水中少量的S2-、SO32-、NO2-等還原性酸根氧化去除，還可去除水中的Fe2+、Mn2+及重金屬離子等。另外，對水中有機(jī)物的氧化，Cl2以親電取代為主，而ClO2以氧化還原為主 ，能將腐殖酸、富里酸等降解，且降解產(chǎn)物不以三氯甲烷形式存在。
ClO2是一種光譜、高效的殺菌消毒劑，實(shí)驗(yàn)證實(shí)，它對細(xì)菌、芽孢、藻類、真菌、病毒等均有良好的殺滅效果。關(guān)于ClO2的消毒機(jī)理，由多種解釋，一般認(rèn)為ClO2對微生物細(xì)胞壁有較 好的吸附和穿透作用，能滲透到細(xì)胞內(nèi)部與含巰基（-SH）的酶反應(yīng)，使之迅速失活，抑制細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，從而達(dá)到將微生物滅活的目的。
由于細(xì)菌、病毒、真菌都是單細(xì)胞的低級微生物，其酶系分布于細(xì)胞膜表面，易于受到ClO2攻擊而失活。而人和動物細(xì)胞中，酶系位于細(xì)胞質(zhì)之中受到系統(tǒng)的保護(hù)，ClO2難以和酶直接
接觸，故其對人和動物的危害較小。
1.4二氧化氯的氧化消毒特性
ClO2-時較強(qiáng)的氧化劑，氧化水中有機(jī)物具有選擇性。
（1）ClO2-氧化能力強(qiáng)，其氧化能力是氯的2.5倍，能迅速殺滅水中的病原菌、病毒和藻類（包括芽孢、病毒和蠕蟲等）。
（2）與氯不同，ClO2-消毒性能不受pH值影響。這主要是因?yàn)槁认究看温人釟⒕趸葎t靠自身殺菌。
（3）ClO2不與氨或氯胺反應(yīng)，在含氨高的水中也可以發(fā)揮很好的殺菌作用，而使用氯消毒則會受到很大影響。
（4）ClO2隨水溫升高滅活能力加大，從而彌補(bǔ)了因水溫升高ClO2在水中溶解度的下降。 （5）ClO2的殘余量能在管網(wǎng)中持續(xù)很長時間，故對病毒、細(xì)菌的滅活效果比臭氧和氯更有效。
（6）ClO2具有較強(qiáng)的脫色、去味及除鐵、錳效果。
（7）ClO2消毒只是有選擇的與某些有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng)將起降解為含氧基團(tuán)為主的產(chǎn)物，不產(chǎn)生氯化有機(jī)物，所需投加量小，約為氯投加量的40%,且不受水中氨氮的影響。因此，采用 ClO2代替氯消毒，可使水中三氯甲烷生成量減少90%。 1.5二氧化氯的制備及經(jīng)濟(jì)性比較
ClO2-的制備方法有化學(xué)反應(yīng)法、電解食鹽法、離子交換法等。其中化學(xué)法和電解法在生產(chǎn)上應(yīng)用較多。
1.5.1化學(xué)法
化學(xué)反應(yīng)制取ClO2的方法有：（1）鹽酸與亞氯酸鈉反應(yīng) 5NaClO2+4HCl=5NaCl+4HCl+2H2O （2）鹽酸與氯酸鈉反應(yīng)
2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2+2H2O （3）液氣混合反應(yīng) 2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2
根據(jù)方法（3）研制的ClO2發(fā)生器，使用時固體亞氯酸鈉至于反應(yīng)器中，以空氣稀釋的氯氣通過反應(yīng)器，這樣可在反應(yīng)過程中一直保持過量的亞氯酸鈉，使全部氯氣都參與反應(yīng)從而避免 產(chǎn)物中混入氯氣。但由于NaClO2價格昂貴，這種方法的成本與運(yùn)行費(fèi)用較高，難以在飲用水處理中推廣。 目前，一般談到的化學(xué)法制取ClO2指方法（1）。這種方法生產(chǎn)規(guī)模較小，設(shè)備簡單，便于實(shí)現(xiàn)自動化操作，適于水處理中生產(chǎn)應(yīng)用；但碰到的問題同樣是NaClO2價格昂貴，且該法ClO2 的理論產(chǎn)率只有80%。為此，有公司研制出使用NaClO3和H2SO4反應(yīng)制取ClO2的二氧化氯發(fā)生器，其反應(yīng)原理是：
2NaClO3+2NaCl+2H2SO4=2ClO2+Cl2+2H2O+2Na2SO4 反應(yīng)中會產(chǎn)生氯氣，用戶再根據(jù)需要將氣體純化， 2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2
據(jù)稱該種發(fā)生器產(chǎn)生的混合氣體中ClO2占70%，其余30%為Cl2。使用純化器后ClO2的含量可達(dá)95%。該發(fā)生器價格不到相同規(guī)格電解法發(fā)生器的1/2，比使用NaClO2的發(fā)生器價格還低。設(shè) 備可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以間歇使用，發(fā)生器可調(diào)范圍大。同時，NaClO3價格低廉，只有NaClO2價格的十分之一，運(yùn)行費(fèi)用較低，有一定的競爭力。
1.5.2電解法
電解NaCl溶液生產(chǎn)ClO2以食鹽為原料，采用隔膜電解工藝，在陽極室注入飽和食鹽水，陰極室加入自來水，接通電源后使離子定向遷移，從而在陽極室及中性電極周圍產(chǎn)生ClO2、O3、 H2O2、Cl2等混合氣體。生產(chǎn)中可以通過降低電解溫度，控制鹽水流量，增加陽極室ClO3-含量等方法提高ClO2產(chǎn)率。產(chǎn)生的混合氣體ClO2僅占10%左右，除了O3、H2O2外，大部分是氯氣。這就無法避免液 氯消毒的缺點(diǎn)。同時ClO2含量也難以精確計(jì)算，設(shè)備復(fù)雜，易損壞部件價格昂貴，運(yùn)行維護(hù)困難。但目前國內(nèi)仍多用此法。
也有報(bào)道稱電解法可生產(chǎn)一種以ClO2為主的復(fù)合消毒劑，其成分ClO2占37%，Cl2占27%，O3占15%，H2O2占10%，其它占11%。由于氧化作用速度O3>
ClO2>Cl2，所以O3和ClO2首先降水中的有機(jī)物氧化分解，并進(jìn)行消毒，而27%的Cl2可保證水中足夠的余氯。這對快速氧化和殺滅水中微生物及穩(wěn)定水質(zhì)都有很好的效果。
另外，曾有液體穩(wěn)定性ClO2、固體穩(wěn)定性ClO2的研究報(bào)道。根據(jù)有關(guān)資料，投加10mg/L的液氯進(jìn)行消毒，藥劑成本約0.022元/噸水；利用HCl和NaClO2制取的ClO2按0.5mg/L投加，噸水 消毒成本約0.02元。而采用液體穩(wěn)定性二氧化氯和固體穩(wěn)定性二氧化氯消毒，藥劑成本分別為每噸水0.35元和0.12元（投加量0.5mg/L），顯然經(jīng)濟(jì)性較差。 1.6使用二氧化氯存在的問題
ClO2加入水中后，會有50%～70%轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>ClO2-與ClO3-。很多實(shí)驗(yàn)表明ClO2-、ClO3-對血紅細(xì)胞有損害，對碘的吸收代謝有干擾，還會使血液中膽固醇升高。美國EPA建議二氧化氯消毒時 殘余氧化劑總量（ClO2＋ClO2-＋ClO3-）<1.0mg/L，使對正常人群健康不致有影響。而實(shí)際應(yīng)用中ClO2的劑量都控制在0.5mg/L以下。
ClO2氧化分解有機(jī)物具有較強(qiáng)的選擇性。它能氧化去除水中的Fe2+、Mn2+、氰化物、酚等；能氧化硫醇、仲胺和叔胺，消除水中的不愉快氣味，卻不易氧化醇、醛、酮、伯胺等有機(jī)物 ，導(dǎo)致去除不徹底。
二氧化氯性質(zhì)比較活潑，易爆炸，且其本身也有毒性。因此在使用ClO2時要十分注意安全。一般在ClO2制備系統(tǒng)中應(yīng)嚴(yán)格控制原料稀釋濃度，防止誤操作并應(yīng)建立相應(yīng)安全措施。ClO2 儲存要低溫避光；ClO2車間禁用火種，設(shè)良好的通風(fēng)換氣設(shè)備。 2.臭氧（O3） 2.1臭氧的應(yīng)用
1840年瑞士化學(xué)家Schōnbein證實(shí)了臭氧的存在。1886年法國人Meritenus發(fā)現(xiàn)臭氧具有殺菌作用。1893年荷蘭首先將臭氧應(yīng)用于水的消毒處理。1906年法國的Nice城將臭氧用于大規(guī)模 凈水廠的水處理，至今已有近百年歷史。
臭氧氧化能力強(qiáng)，用于消毒殺菌殺傷力大，速度快；臭氧可氧化溶解性鐵、錳，形成高價沉淀物，使之易于去除；可將氰化物、酚等有毒有害物質(zhì)氧化為無害物質(zhì)；可氧化致嗅和致色 物質(zhì)，從而減少嗅味，降低色度；可將生物難分解的大分子有機(jī)物氧化分解為中小分子量有機(jī)物，使之易于生物降解；使用臭氧預(yù)處理，還可以起到微絮凝作用，提高出水水質(zhì)；應(yīng)用臭氧，不會在處理 過程中產(chǎn)生有害的三致物質(zhì)。
目前，世界上有上千家水廠使用臭氧進(jìn)行處理、消毒。在歐洲主要城市已把臭氧作為去除水中污染的一種主要手段用于飲用水的深度凈化。20世紀(jì)70年代初以來，許多國家還對臭氧應(yīng) 用于城市污水、工業(yè)廢水、循環(huán)冷卻水處理進(jìn)行了研究并有很多成功的例子。70年代中期開始，我國也開始了利用臭氧氧化工藝處理受污染飲用水水源的試驗(yàn)研究工作?，F(xiàn)在國內(nèi)已有數(shù)十家水廠應(yīng)用于 實(shí)際生產(chǎn)。
2.2臭氧的物理性質(zhì)
O3是一種具有特殊的刺激性氣味的不穩(wěn)定氣體，常溫下為淺藍(lán)色，液態(tài)呈深藍(lán)色。O3是常用氧化劑中氧化能力最強(qiáng)的，在水中的氧化還原電位為2.07V，而氯為1.36V，二氧化氯為1.50V 。另外，O3具有較強(qiáng)腐蝕性。
O3在空氣中會慢慢自行分解為O2，同時放出大量的熱量，當(dāng)其濃度超過25%時，很容易爆炸。但一般臭氧化空氣中O3的濃度不超過10%，不會發(fā)生爆炸。
在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度下，純臭氧的溶解度比氧大10倍，比空氣大25倍。0℃時，純臭氧在水中的溶解度可達(dá)1.371g/L。O3在水中不穩(wěn)定，在含雜質(zhì)的水溶液中迅速分解為O2，并產(chǎn)生氧化能 力極強(qiáng)的單原子氧（O）和羥基（OH）等具有極強(qiáng)滅菌作用的物質(zhì)。其中羥基的氧化還原電位為2.80V。20℃時，O3在自來水中的半衰期約為20分鐘。
2.3臭氧的氧化消毒機(jī)理
O3溶于水后會發(fā)生兩種反應(yīng)：一種是直接氧化，反應(yīng)速度慢，選擇性高，易與苯酚等芳香族化合物及乙醇、胺等反應(yīng)。另一種是O3分解產(chǎn)生羥基自由基從而引發(fā)的鏈反應(yīng)，此反應(yīng)還會 產(chǎn)生十分活潑的、具有強(qiáng)氧化能力的單原子氧（O），可瞬時分解水中有機(jī)物質(zhì)、細(xì)菌和微生物。 O3→O2+（O） （O）+H2O→2OH
羥基是強(qiáng)氧化劑、催化劑，引起的連鎖反應(yīng)可使水中有機(jī)物充分降解。
當(dāng)溶液pH值高于7時，O3自分解加劇，自由基型反應(yīng)占主導(dǎo)地位，這種反應(yīng)速度快，選擇性低。
由上述機(jī)理可知，O3在水處理中能氧化水中的多數(shù)有機(jī)物使之降解，并能氧化酚、氨氮、鐵、錳等無機(jī)還原物質(zhì)。此外，由于O3具有很高的氧化還原電位，能破壞或分解細(xì)菌的細(xì)胞壁
，容易通過微生物細(xì)胞膜迅速擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)并氧化其中的酶等有機(jī)物；或破壞其細(xì)胞膜、組織結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)、核糖核酸等從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因此，O3能夠除藻殺菌，對病毒、芽孢等生命力較強(qiáng)的微生 物也能起到很好的滅活作用。
2.4臭氧的氧化消毒特性
（1）O3作為高效的無二次污染的氧化劑，是常用氧化劑中氧化能力最強(qiáng)的
（O3>ClO2>Cl2>NH2Cl），其氧化能力是氯的2倍，殺菌能力是氯的數(shù)百倍，能夠氧化分解水中的有機(jī)物，氧化
去除無機(jī)還原物質(zhì)，能極迅速地殺滅水中的細(xì)菌、藻類、病原體等。
（2）O3消毒受pH值、水溫及水中含氨量影響較小，但也有一定的選擇性，如綠霉菌、青霉菌等對O3具有抗藥性，須較長時間才能殺死。O3用于飲用水消毒時，水的濁度、色度對消毒滅 菌效果有影響，將有相當(dāng)一部分O3被用于無機(jī)物和有機(jī)物的氧化分解上。
（3）O3去除微生物、水草、藻類等有機(jī)物產(chǎn)生的嗅、味，效果良好，脫色能力比Cl2和ClO2更為有效和迅速。
（4）投加O3能改變小粒徑顆粒表面電荷的性質(zhì)和大小，使帶電的小顆粒聚集；同時O3氧化溶解性有機(jī)物的過程中，還存在“微絮凝作用”，對提高混凝效果有一定作用。
（5）O3消毒效果好，劑量小，作用快，不產(chǎn)生三氯甲烷等有害物質(zhì)，同時還可使水具有較好的感官指標(biāo)。O3對一些頑強(qiáng)病毒的滅活作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氯，但水中O3分解速度快，無法維持管 網(wǎng)中有一定量的剩余消毒劑水平，故通常在O3消毒后的水中投加少量的氯系消毒劑。
（6）O3能將水中不易降解的大分子有機(jī)物氧化分解為小分子有機(jī)物，并向水中充氧使水中溶解氧增加，為后續(xù)處理（特別是生物處理）提供了更好的條件。但從經(jīng)濟(jì)上考慮，O3投加量 不可能太高，所以氧化并不徹底，如果后續(xù)工藝處理不當(dāng)，也會產(chǎn)生三鹵甲烷等有害物質(zhì)。
（7）在水處理過程中，應(yīng)盡量不要生成新的三鹵甲烷物質(zhì)，因?yàn)槿u甲烷一旦形成，O3也很難將其氧化去除。
2.5使用臭氧存在的問題
O3氧化能力很強(qiáng)，但也并非十全十美。應(yīng)用O3也存在著一些問題，O3化會帶來副產(chǎn)物。 微污染水源中有機(jī)物種類繁多，O3-能與有機(jī)物反應(yīng)生成一系列的中間產(chǎn)物。要對其全部進(jìn)行檢測是非常困難的。因此，世界衛(wèi)生組織（WHO）采用溴酸根和甲醛作為O3副產(chǎn)物的指標(biāo)。 由于經(jīng)濟(jì)方面等原因，O3投加量不可能大到將大分子有機(jī)物全部無機(jī)化；另外，即使過量投加O3，也會有其他物質(zhì)出現(xiàn)，也不可能使有機(jī)物全部礦化，因?yàn)?/span>O3氧化大多數(shù)有機(jī)物產(chǎn)生的 不完全氧化產(chǎn)物可能阻礙O3的進(jìn)一步分解，導(dǎo)致O3不可能將這些中間產(chǎn)物完全氧化，如甘油、乙醇、乙酸等。同時，O3不能有效的去除氨氮，對水中有機(jī)氯化物無氧化效果。
O3處理時與有機(jī)物反應(yīng)生成不飽和醛類、環(huán)氧化合物等有毒物質(zhì)，對人體健康有不良影響。如果水中含有較多的溴離子，O3會將其氧化為次溴酸。次溴酸與鹵化消毒副產(chǎn)物的前體物反 應(yīng)，會產(chǎn)生溴仿和其它溴化消毒副產(chǎn)物。溴離子還能被進(jìn)一步氧化為溴酸鹽離子，從而導(dǎo)致出水呈致突變陽性。臭氧化后水中可同化有機(jī)碳（AOC）上升，可能會造成水中細(xì)菌的再度繁殖。為了維持管網(wǎng) 中有足量的剩余消毒劑，在臭氧處理后再加氯或氯胺處理會分別生成三氯硝基甲烷和氯化氰，成為新的消毒副產(chǎn)物，其毒性現(xiàn)尚不清楚。對某些農(nóng)藥，O3氧化后的產(chǎn)物可能更有害。
2.6臭氧的制備及經(jīng)濟(jì)性分析
生產(chǎn)O3的方法有無聲放電法、放射法、紫外線法、電解法等。在實(shí)際凈水廠應(yīng)用中都采用無聲放電法。
使氧氣（O2-）轉(zhuǎn)變O3，首先需要有很大的能量將O—O鍵裂解為氧原子。無聲放電就是利用高速電子來轟擊氧氣，使其分解成氧原子： O2＝2O 離解后的氧原子有些合成臭氧： 3O＝O3
有些重新合成為氧氣，有些則和氧氣合成為O3： O+O2＝O3
上述反應(yīng)都是可逆的，生成的O3也會分解成為氧原子活氧氣。所以，通過放電區(qū)域的氧氣中只有一部分能夠變成O3，因此生產(chǎn)出來的O3通常指含一定濃度O3的空氣，稱為臭氧化空氣， 并非純臭氧氣。
每生產(chǎn)1千克O3理論上需要耗能0.836kW·h；而用空氣生產(chǎn)O3時，只有4～6%的電能作了有效功，實(shí)際每千克O3耗電15～20kW·h。用純氧氣生產(chǎn)O3的電耗大約可降低一半左右。 根據(jù)目前的技術(shù)水平，O3的生產(chǎn)原料分為空氣、純氧氣、液氧三種。
采用液氧一般適用于中小規(guī)模（臭氧量<50kg/h）。采用變壓吸附法或負(fù)壓吸附法現(xiàn)場制取純氧，適用于臭氧量>50kg/h的規(guī)模。利用干燥空氣制取O3，獲得的臭氧濃度一般在1～3%；而 利用純氧或液氧生產(chǎn)的臭氧濃度可達(dá)10%左右，而且空氣制取O3的電耗約為另外兩種方法的2倍。 據(jù)有關(guān)報(bào)道，利用干燥空氣、現(xiàn)場制純氧、購買液氧三種方法制取O3，每千克O3的生產(chǎn)成本分別約為16.0元、12.0元和17.3元?？梢姮F(xiàn)場制取純氧的辦法成本最低。若按投加量5mg/L計(jì) ，每噸水采用O3的處理成本為0.06元。
實(shí)際工程中，O3多不單獨(dú)使用，常與顆?；钚蕴柯?lián)用對飲用水進(jìn)行深度處理，即臭氧——活性炭水處理工藝，效果良好。對其生產(chǎn)成本進(jìn)行分析，水廠規(guī)模在5～40萬噸/天時，因采用
臭氧——活性炭工藝而增加的制水成本在0.10～0.15元/噸之間。根據(jù)我國各自來水廠的供水狀況，從提高水質(zhì)和人們的生活水平考慮，這種工藝是完全可以接受的。
總體上說，雖然應(yīng)用O3時有副產(chǎn)物生成，但一般情況下濃度不高，毒性問題也不嚴(yán)重。根據(jù)目前的研究，無論在副產(chǎn)物的生成量和毒性，還是在出水的致突變活性方面，O3都比Cl2和 ClO2理想。
結(jié)論
1.ClO2和O3都是高效的氧化消毒劑,其氧化消毒能力受pH值及水中氨氮的影響均較小，消毒都不會產(chǎn)生三氯甲烷，，是液氯消毒的理想替代產(chǎn)品，。
2.ClO2比O3具有更高的穩(wěn)定性，同時又比氯具有更強(qiáng)的消毒能力；但氧化能力比O3差。但用臭氧消毒時，為了維持管網(wǎng)中的持續(xù)消毒能力，需要采用氯、氯胺、二氧化氯等作為輔助消 毒劑。
3.為避免生成三鹵甲烷難以去除，在原水腐殖質(zhì)、藻類、酚含量高的水廠，建議使用ClO2或O3進(jìn)行預(yù)處理。
4.水處理中采用O3要比采用ClO2成本略高，但從水質(zhì)來講，采用臭氧——活性炭工藝要比采用ClO2好。就經(jīng)濟(jì)水平而言，這兩種改進(jìn)水質(zhì)的方法都是可以接受的，各水廠可以根據(jù)具體 情況采用相應(yīng)的的措施。
5.由于ClO2和O3氧化能力都很強(qiáng)，并都具有毒性和腐蝕性，在使用中宜注意安全防護(hù)措施。
各種水處理臭氧投放量的計(jì)算
臭氧投放量的大小，需要根據(jù)客戶每小時處理水量來配置（多少立方）
所以在跟客戶溝通前需要了解客戶的情況（1、處理什么水； 2、每小時的處理水量是多少）
配置計(jì)算方法： 水量（立方每小時）* 臭氧產(chǎn)量 = 臭氧產(chǎn)量
純凈水 ：按5 G臭氧量（國家嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)為氧氣源），也可用空氣源
礦泉水 ：按3-5G臭氧量（國家嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)為氧氣源），也可用空氣源
純凈水/礦泉水臭氧投加方式：
1.純凈水的常規(guī)生產(chǎn)流程為：水源-增壓泵-多介質(zhì)過濾器-活性炭過濾器-離子交換器-精密過濾器-高壓泵-一級反滲透-二級反滲透-臭氧消毒-儲水罐-灌裝機(jī)-包裝車間
2.礦泉水的常規(guī)生產(chǎn)流程為：水源-增壓泵-石英砂過濾器-活性炭過濾器-精密過濾器-超濾主機(jī)-臭氧消毒-儲水罐-灌裝機(jī)-包裝車間
純凈水/礦泉水臭氧消毒建議選擇使用氧氣氣源，臭氧一般是在常規(guī)過濾之后投加，并配有臭氧反應(yīng)罐，為保證消毒殺菌效果，水中臭氧的濃度應(yīng)高于0.4mg/l并接觸4分鐘以上。投加方式有以下3種：
一：傳統(tǒng)的曝氣法---曝氣頭、曝氣盤
1.運(yùn)行方式---曝氣法是把臭氧發(fā)生器所產(chǎn)生的臭氧氣體通過管道通入到臭氧反應(yīng)罐的底部，經(jīng)曝氣頭、曝氣盤散發(fā)出微氣泡，氣泡在上升的過程中把臭氧溶解于水。采用曝氣法混合臭氧的效率一般為20-30%：
a反應(yīng)罐一般采用不銹鋼材質(zhì)。
b反應(yīng)罐帶有防倒流裝置，以防水回流到臭氧發(fā)生器。
c反應(yīng)罐底部布?xì)猓移貧鉃V孔徑要小，以便產(chǎn)生微氣泡。
d反應(yīng)罐上端側(cè)部進(jìn)水，下端側(cè)部出水，與臭氧氣泡形成逆流，提高混合效率。
e中上部應(yīng)裝有液位顯示，便于觀察氧化塔內(nèi)的水位。
2.優(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：方便、能耗較低。
缺點(diǎn)：噴頭易堵塞，氣液混合率低，水中臭氧濃度很難達(dá)到0.4mg/l。
二：文丘里射流混合法
1. 運(yùn)行方式---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%。
2. 如下圖：
2.注意事項(xiàng)：
a安裝止回閥并確保臭氧輸送管最高處高于反應(yīng)罐頂50CM以上，以防回水。
b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。
c送水管道應(yīng)采用PVC、不銹鋼等耐氧化的材質(zhì)，增壓泵應(yīng)選用不銹鋼材質(zhì)。
優(yōu)點(diǎn)：投資少，混合好，接觸時間短，混合率為曝氣法的數(shù)倍，是主流的混合方法。
三：氣液混合泵
1.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），并通過多個葉輪的攪拌可以進(jìn)行氣-液、液-液混合。采用混合泵溶解臭氧的效率較高，一般在40-70%。
2.安裝方法：將氣液混合泵連接到水路管道上面，再接入比例的臭氧氣體，打到容器里面直接測臭氧水的濃度，如果需要更高濃度的可以直接打循環(huán)，重復(fù)投加臭氧進(jìn)入水中，從而提高水中的臭氧濃度。
3.優(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：使用方便，更美觀，混合效率比以上的裝置更高一些。
缺點(diǎn)：氣液比規(guī)定范圍太苛刻,導(dǎo)至小泵不能作用大氣量的臭氧發(fā)生器,導(dǎo)至使用成本順氣體的流量的增加而增加.
4.注意事項(xiàng)：
a氣-液比例在1：9時，混合泵的混合效率最佳。
b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，泵的出水量相應(yīng)減少。
c混合泵安裝時進(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。
d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。
e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，難以同時保證兩種效果。
四：臭氧混合塔
1.臭氧是通過管道進(jìn)入混合塔底部，經(jīng)過曝氣器，經(jīng)微孔鼓泡器散發(fā)另微氣泡，氣泡在上升的過程中把臭氧充分溶解于水。水是由臭氧塔的頂部散落下來，在從臭氧塔的頂部自然流走。保證了臭氧與水混合的充分時間。使殺菌效果更測底，頂部又配有尾氣排放和溢流口，保證多余的臭氧不會滯留在室內(nèi)。影響工作人員生產(chǎn)。溢流口保證混合塔內(nèi)部水滿后，水不會倒流回到臭氧發(fā)生器，損壞臭氧發(fā)生器。
2優(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：混合率高比射流器投加方式更高，臭氧塔實(shí)質(zhì)為一次性投資。免去了使用射流器增加增壓泵與使用氣液混合泵浪費(fèi)電的費(fèi)用，整體形像較美觀大方
缺點(diǎn)：一次性投資成本高，隨便著水底的壓強(qiáng)越大，那臭氧的進(jìn)氣壓力驅(qū)動水底曝氣氣壓就要越強(qiáng)，一般大型的制水工程都用得很少，或者是取一部分水來混合后再進(jìn)一步投加入主管道水，不過臭氧混合塔在一定接觸時間內(nèi)的混合率還是較低，除非給足有效接觸時間。
| 水處理臭氧發(fā)生器 |
 （圖片為氧氣源高濃度YT-018-100A）
（YT-016-30A氧氣源高濃度臭氧發(fā)生器） 產(chǎn)品特點(diǎn)： 1、采用寬電壓高頻技術(shù)，能耗低，O3濃度高，殺菌迅速，適應(yīng)任何地區(qū)家庭用電電壓，整機(jī)壽命長。 5、臭氧濃度可調(diào)節(jié)，方便不同區(qū)域臭氧使用濃度要求。
產(chǎn)品功能： 1、臭氧是一種極強(qiáng)的氧化劑、消毒劑和殺菌劑，在消毒、脫色、除味、分解有毒化學(xué)物質(zhì)等方面不僅特別有效，而且不產(chǎn)生二次污染，因此日益受到人們重視，在諸多領(lǐng)域得以應(yīng)用。 3、用于飲用水,除殺菌消毒外,還兼有脫色,脫味去除鐵、錳,去除余氯、氧化分解有機(jī)物,控制藻類,改善水質(zhì)、口感,環(huán)保無殘留還可避免二氧化氯帶來的二次污染。 |
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