深圳市东湖水厂臭氧系统净水的实践

深圳市东湖水厂臭氧系统净水的实践深圳市东湖水厂臭氧系统净水的实践更新时间：2008-09-0210:58来源：作者:阅读：1373网友评论0条随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，对饮用水水质的要求越来越严格。另一方面当前我国水源污染加剧趋势尚未得到遏止，在污染治理的同时，各种饮用水净化技术的应用和发展已势在必行。臭氧（O3）由于其强氧化能力而获得了广泛应用。1906年法国尼斯市市政府对维苏比亚Voyage水厂创先进行O3处理。随后O3技术的应用发展迅速，到80年代初，世界上已有1000多家水厂使用O3及其联合工艺，尤其在欧洲水厂应用广泛。目前，世界上以空气制O3规模最大的是莫斯科东部水厂（Q=120万m3/d），O3产量为200kg/h。而以纯氧制O3规模最大的水厂在美国拉斯维加斯，O3产量为480kg/h。在我国也已经开始了运用O3及其联合技术对生活饮用水进行深度处理。深圳市特区内的水厂目前多以深圳水库水为原水，近年来深圳水库水有机物污染加重。以混凝沉淀→砂滤→加氯消毒为代表的水厂常规处理工艺一般只能去除水中有机物的20%～30%。当前，对微污染水，常规工艺普遍应用前加氯工艺，增加了三卤甲烷（THMs）和其它卤化副产物。这些卤化有机化合物中，有许多是致癌物或诱变剂。近年来在欧美等国爆发了大规模的由隐孢子虫引发的水传染疾病。在水源受污染情况下，常规工艺处理后的生活饮用水水质安全性引起了供水界的关注。饮用水处理中O3的投加方式包括预氧化、中间氧化、最后消毒，在净水处理中可以起到如下作用：（1）去除无机物（2）辅助混凝－絮凝工艺（3）除藻（4）氧化天然有机物（5）氧化微量污染物（6）消毒。公司在东湖水厂（Q=35万m3/d）改造扩建工程中采用了O3预处理工艺。一、臭氧的基本性能及在净水处理中的机理1．臭氧的基本性能臭氧（O3）是氧（O2）的同素异形体，纯净的O3常温常压下为蓝色气体，密度为2.143kg/m3（0οC,760mmHg），与空气的密度比1.657。O3是一种具有刺激性气味的有毒气体，人在O3环境中工作的允许浓度值为0.1PPm。O3在水中的氧化还原电位为2.076伏，比氯（1.36伏）高出50%以上，因此O3具有很强的氧化能力（仅次于氟），能氧化大部分有机物，能腐蚀金属。O3在水中的溶解度大于氧，采用一定的扩散方式，O3对水的传质系数可达90%以上。O3极不稳定，会分解成O2，同时放出大量的热量。O3在空气中分解消失的半衰期为12h,在水中的分解速度比在空气中快得多，水中O3浓度为3mg/L时，常温常压下，其半衰期仅为5～10min。由于O3极不稳定，且无法储存，只能现场制备直接使用。O3可通过O2制得，其热化学方程式如下：3O2→2O3-288.9KJ。工业用O3制备一般采用无声放电法：原料气（O2或空气）通过放电管间隙，气流中的一部分O2在高电压作用下激发为氧原子，氧原子和其它O2生成O3。这一过程中，在放电间隙将产生大量热量，它会加速O3的分解而影响产量，必须采取适当的冷却措施。2、臭氧在净水处理中的机理O3氧化有机物的原理是打开通过亲核作用或带有多余电子的原子核双碳键。其中主要有两个反应机理：（1）O3直接与有机物反应，它是缓慢且有明显选择性的反应。（2）O3通过OH与有机物反应，这一反应相当快，且没有选择性。通过这两个反应，O3最终将有机物氧化成无机物（H2O,CO2等）或将大分子有机物分解成可生物降解的小分子有机物。此外,由于O3的强氧化性和易于通过微生物细胞膜扩散,所以O3有强大的杀藻和灭菌能力，能杀死水中细菌、大肠菌群、隐孢子虫、贾第虫孢囊、病毒。二、水厂臭氧系统1．臭氧系统的组成O3工艺的运用主要有如下三种形式：（1）O3预处理。（2）O3与颗粒活性碳过滤相结合的O3生物活性炭处理（3）O3消毒。无论采用何种O3工艺，水厂O3系统都由以下四个基本部分组成：（1）气源（2）O3发生系统（3）O3接触池（4）尾气破坏系统。气源主要有三种，一是使用成品纯液态氧，二是现场用空气制备纯气态氧，三是直接利用空气。为了提高O3的浓度，同时节省能耗，降低设备及管道尺寸，目前较先进的O3发生器多采用前两种方式制备O3。第三种方式适用于O3产量较小的场合。O3的发生则是由O3发生器完成，目前使用最广的是管式发生器。影响O3发生器O3产量和浓度的主要因素有放电电压、放电频率、气体压力和冷却水温度。具体的说，O3发生器的O3产量和浓度随放电电压和放电频率的提高而增加，随气体压力和冷却水温度的增高而降低。经实践证明，一般放电电压为3000～9000V，放电频率为800～1000HZ，供气压力0.21～0.23Mpa，冷却水温度要求小于30℃为好。O3接触是指通过一定的方式使O3气体扩散到液体中并使之与液体全面接触和完成预