主要內容
一、臭氧發生器技術及應用簡介
二、臭氧氧化生活污水二級出水的效果三、臭氧高級氧化技術簡介
四、《水處理用臭氧發生器》標準介紹五、臭氧發生器的選型路線簡介
六、選購臭氧發生器的五大誤區
七、臭氧系統運行中常見的問題及分析
八、臭氧工程案例及現場

     臭氧發生器技術及應用簡介——1.1臭氧性質

     



 1.2臭氧的主要應用領域

     



 1.3臭氧發生機理

   1.4臭氧發生器構成

  1.4臭氧發生器構成

  1.5主要性能指標及曲線

 1.6核心技術——放電管技術

     1.6核心技術——電源技術
 


  1.6核心技術——整流變頻器件
  


  1.6核心技術——高壓變壓器技術
  


  1.7臭氧行業綜合比較
   

   
 1.8評價臭氧發生器品牌的四大要素
   

   
 1.9臭氧系統及臭氧投加工藝
     



            
  1.10臭氧系統配套裝置

      
   2臭氧氧化生活污水二級出水的效果
   

    
   在臭氧初始投加一定范圍內，TOC與COD的去除率較高，超出此范圍，有機物的去除變緩，再增大臭氧量意義不大，如需進一步降低有機物，應該結合其它方法進行處理。
     臭氧氧化對UV254及色度的去除*，說明臭氧對苯環、碳碳雙鍵等有機物有明顯的分解和破壞作用。
     臭氧氧化可分解水中的大分子物質，可明顯提高二級出水的可生化性，因此臭氧可作后級為生化處理的預處理手段使用。
 pH值及溫度對臭氧氧化有較大的影響，在堿性條件下，臭氧氧化有機物的效果明顯提高；水溫25-35度時，臭氧氧化效果較好。

  適合采用臭氧氧化工藝的幾種類型污水
  水質要求高的再生水——脫色、除臭
  一級A提標改造項目——降COD
 出水色度較高的污水——脫色
 含有大量工業污水——降COD、提高生化性
 幾種常見的臭氧組合工藝
 砂濾+臭氧 
 MBR+臭氧
 臭氧+BAF
 臭氧+BAC
 臭氧+催化劑

     高級氧化技術(Advanced Oxidation Processes,AOPs)是近年發展起來的備受人們關注的一種有機污染物氧化去除新技術，它是指利用反應中產生的強氧化性的羥基自由基·OH作為主 要氧化劑，氧化分解和礦化水中有機物的氧化方法。
    高級氧化方法及作用機理是通過不同途徑產生·OH，高級氧化 技術是以產生·OH為標志。
   下表列出了在水處理過程中通常使用的幾種氧化劑的氧化還原電位，很明顯， ·OH具有強的氧化能力。

   臭氧高級氧化技術特點

   氧化能力強O3高級氧化產生的·OH是一種*的化學氧化劑(氧化還原電位2.80eV)，除氟外，·OH的氧化能力要大大高于普通化學氧化劑。反應速率大。


   臭氧高級氧化技術特點
（1）選擇性小
O3會優先與反應速度快的物質進行反應，而·OH與不同有機物反應速率常數相差較小，選擇性很小，不會出現一種物質得到降解而另一種物質幾乎沒有反應。
（2）壽命短
羥基自由基·OH是O3高級氧化過程中生成具有高度活性的中間產物，雖然不同環境其存在時間有一定差別，但一般都小于10-4s。
（3）處理效率高、不產生二次污染
盡管·OH的壽命較短，因其反應速率常數大、氧化能力強，處理效率高。不產生三鹵甲烷類副產物(THMS)、溴代有機化合物及溴酸鹽等致癌物質。

   臭氧高級氧化技術的機理
· OH與有機物反應生成有機自由基，有機自由基與氧分子碰撞生成過氧化物自由基，這些有機自由基進一步發生分解和反應。反應如下：
◆   脫氫反應
RH+·OH        R·+H2O
◆雙鍵或三鍵的加成
OH+R2C=CR2        R2(OH)C-CR2·
◆電子轉移
RX+·OH        OH-+RX·+
上述反應中產生的有機自由基又可能發生如下反應：
◆聚合反應
R·+R·        R-R
◆與氧分子反應
R·+O2       RO2·

   高級氧化技術通常包括以工藝:
O3/催化劑；O3/H2O2；O3/UV；O3/Fe2+； O3/Fe3+；UV/TiO2；H2O2/ Fe2+(Fe3+)/UV；
O3/H2O2/UV；O3/BAC。
    O3/催化劑
   按催化劑相態，臭氧催化氧化分為均相催化氧化和多相催化氧化。
均相催化氧化——向水溶液中加入金屬離子以強化臭氧的氧化反應；
多相催化氧化——以金屬氧化物或附著于載體上的金屬/ 金屬氧化物為催化劑的氧化反應。

  3.臭氧高級氧化技術簡介

  4.《水處理用臭氧發生器》（CJ/TC22-2010）
  


    4  . 分類和規格
   4.1   分類
   4.1.1 按臭氧發生單元的結構形式，分為管式和板式。
   4.1.2 按介質阻擋放電的頻率，分為工頻（50Hz，60 Hz）、中頻（100 Hz～1000Hz）和高頻（＞1000 Hz）。

       
   4.1.3 按供氣氣源，分為空氣型和氧氣型。
   4.1.4  按冷卻方式，分為水冷卻和空氣冷卻。
   4.1.5按臭氧產量，分為小型（5g/h～100g/h）、中型（＞100g/h～1000g/h）和大型（＞1kg/h）。
  4.2   規格
  4.2.1 臭氧發生器額定臭氧產量應符合表1的規定。
  4.2.2 生產、訂購應優先選用規格系列產品，特殊情況宜按相鄰規格中間值選定。

 6.1環境條件

  6.1.1臭氧發生器額定技術指標檢測的環境條件要求：

  a)環境溫度20℃±2℃，相對濕度不高于60%；

  b) 冷卻水進水溫度22℃±2℃。

  6.1.2臭氧發生器正常工作條件要求：

  a)環境溫度不高于45℃，相對濕度不高于85%；

  b)冷卻水進水溫度不大于35℃。

  6.2供氣氣源

  6.2.1臭氧發生器對各類氣源要求參見表2 

 
 6.2.2應在臭氧發生器進氣端配置精度不低于0.1μm的過濾裝置。

 6.3 冷卻水

 6.3.1 直接冷卻臭氧發生器的冷卻水應滿足以下條件：pH值不小

于6.5且不大于8.5，氯化物含量不高于250mg/L，總硬度（以CaCO3

計）不高于450mg/L，渾濁度（散射渾濁度單位）不高于1NTU。

6.3.2 大型臭氧發生器宜采用閉式循環冷卻系統。

6.4 額定技術指標

臭氧發生器的額定技術指標按標準狀態（NTP）計算，應符合表3的規定。

 5.臭氧發生器的選型路線
 臭氧發生量的確定

 臭氧投加濃度——C：g/m3，通過中試或小試

 每小時處理水量——Q：m3/h

 臭氧發生量：D=C×Q

 臭氧發生器選型原則

 兼顧安全性、合理性、經濟性的原則：

 考慮在水質、水量下臭氧發生量能夠滿足要求

 考慮在工況下臭氧發生量能夠滿足要求

 低臭氧需求量條件下能在設備性能曲線下可靠調節

 設備備用方式——軟備用或硬備用

 例如臭氧需求量在24kg/h

 一用一備： 2Х24kg/h；兩用一備：3Х12kg/h；軟備：2Х18kg/h

6.選購臭氧發生器的五大誤區
    1）迷信進口設備
  

（2）以頻率高低評判臭氧發生器
    a)頻率、電壓與臭氧產量、電耗的關系
   

  
   b)決定功耗、效率的因素
    放電氣隙、放電介質特性、電源頻率及電壓與負載的匹配c)相關分析 在固定放電電壓條件下，提高頻率會引起放電功率和臭氧產量增加，其比值才為功耗（效率）指標，因此，“高頻臭氧產生效率高”的宣傳，屬誤導市場的欺騙行為。
（3）以可控硅和IGBT變頻器件評判臭氧設備的優劣
   a)可控硅與IGBT各自的特點
   


   b)相關建議
    臭氧發生器是涉及機械、電氣、材料、結構、加工精度等因素一個復雜的、相互作用的系統，應關注整機的性能，技術指標和穩定性是臭氧發生器優劣的評判標準，而僅關注某一個器件的特點，容易得出狹隘的結論。
（4）空氣源比氧氣源臭氧設備運行費用低
   a)概念的根源
空氣源只耗電，氧氣源還要購買氧氣，所以空氣源運行費用低。真的是這樣嗎？
    b)空氣源與氧氣源臭氧發生器的比較

 （5）臭氧發生間界區的防爆問題
     a)《室外給水設計規范》（GB50013-2006）第9.9.19條“在設有臭氧發生器的建筑內，用電設備必須采用防爆型 ”。
     b) 《生活飲用水凈化用臭氧系統設備選型指南》， “十一五”項目編寫，通過建設部組織專家審查，2013年7月公開發行。《指南》P51 明確說明“臭氧爆炸是被高度關注的問題，只有在臭氧濃度高達225- 300g/m3（15-20%，w/w）爆炸才有可能。對此科學文獻早有論述，近日本標準也已確認。因此，在200g/m3以下濃度，發生器及相關設備應用臭氧不存在爆炸危險也無需按防爆標準設計、生產。”
    c)設計單位應對：空氣源不存在防爆問題；氧氣源將臭氧電源柜車間與臭氧發生室車間隔離，臭氧發生室車間照明防爆；氧氣為助燃氣體， 周圍不得有揮發型有機物存在，臭氧用變壓器不能采用油浸式（有漏油、燃燒、爆炸風險）。
     

  
 7.臭氧系統運行中常見的問題及分析
         a)控制原理
        適用氣源：純氧氣源。由于水量水質變化，需要調節臭氧系統的產量，則PLC按照設定濃度計算出氧氣流量進行調節，實際濃度出現偏離，則臭氧發生進行功率調節以達到設定濃度。優點：節約氧氣用量。
      b)存在問題
       如果臭氧濃度監測儀出現故障率或產生漂移，則“恒定臭氧濃度，調節氧氣流量”控制方式難以實現。
      c)解決方式
       采用“恒定氧氣流量，調節臭氧濃度” 的就地控制方式。缺點：浪費氧氣。
      d)優化方案
      備用“臭氧產量對應功率、氧氣流量”的開環控制方式，需對臭氧產量、功率、氣量進行曲線測試，并置入PLC，根據經驗數據進行調節。在出現臭氧濃度監測儀故障時，采用該備用的控制方式，使臭氧濃度監測儀不參與控制。
  （ 2）根據水中余臭氧自動調節臭氧產量難以實現
     a)控制原理
        根據水中溶解的臭氧濃度，調節臭氧的投加量，即調節臭氧系統的發生量。
     b)存在問題
        在污水中臭氧反應、分解速度快，難以監測出臭氧濃度；即使在給水處理中，水溶臭氧濃度數值?。?.05-0.2ppm）顯示數值波動較大，臭氧設備功率調節頻繁；探頭易受污染，儀表的精度、快速響應、重復性等出現一定問題，準確性差，需發至國外廠家校正；受臭氧投加點、接觸時間、水量等多個參量影響，采用這種方式實現自動控制幾乎是不可行的。
     c)建議
        在設計和運行時，水溶臭氧濃度僅作為查考數值，不參與控制。

  （3）外循環冷卻水的問題

（4）臭氧接觸內的泡沫問題
      a)泡沫產生的原因
       水中磷酸鹽、表面活性劑和脂肪酸含量過高，再加上臭氧曝氣，在臭氧接觸池頂部的空間會產生大量的泡沫。
      b)泡沫的危害
泡沫進入臭氧尾氣破壞器，影響催化劑和加熱管的壽命；雙向呼吸閥有泡沫溢出，尾氣中的臭氧外泄。
      c)解決方法
根據小試、中式注意泡沫的產生量，增大設計臭氧接觸池內水面上的空間；尾氣破壞器的進氣管道，設置可靠的除泡器。
（5）工況條件帶來的影響
    a)冷卻水溫度
冷卻水溫度超過30℃，會造成電耗的增高和穩定性降低
   b)臭氧設備間溫度
環境溫度40 ℃ ，機柜溫度上升到55 ℃以上，造成電氣元件的穩定性變差
   c)氣源露點、粉塵、有機氣體
發生效率降低，電耗增加，介質管被擊穿的幾率增加
  d)環境中的腐蝕性氣體
電路控制板、儀器、儀表受到危害，空壓機、冷干機易被腐蝕、損壞。
（6）空氣處理系統的問題
采用空氣源或現場制氧氣源，除增加投資外還存在以下問題：
   a)潛在故障點增多
與純氧氣源比較，空氣源或現場制氧氣源會增加空氣壓縮、干 燥、除塵、除油等工藝設備，一旦某一環節出現問題，影響整個臭氧系統運行。
   b)壓縮機的含油量
進口無油壓縮機價格昂貴，用戶難以接受；國產微油壓縮機出氣含油量高，較短短時間造成過濾器失效、發生室清洗。
   c)環境腐蝕性氣體
環境中的酸性氣體對空壓機、冷干機等設備密封性和壽命影響較大。
（7）尾氣中的酸性氣體對臭氧破壞器的腐蝕
    a)酸性氣體的來源
工業園區污水中含大量化工類廢水，經臭氧曝氣后揮發出大量酸性氣體。
   b)對臭氧尾氣破壞器的危害
臭氧尾氣破壞器一般采用加熱-催化連用的方式，酸性氣體會腐蝕加熱管和尾氣破壞器的葉輪、軸承、密封件，設備頻繁出 現故障。
   c)解決方法
調節水的pH值；或者，在尾氣進入破壞器前，設置堿液吸收裝 置。

8.臭氧工程案例及現場——市政給水處理

臭氧的作用：
u 分解生物難降解的有機和無機污染物，如苯、酚及其衍生物，、硫化
物、錳、鐵和腐殖酸，殺蟲劑、除草劑；
u 殺滅抗氯性“兩蟲”、細菌、病毒、藻類；脫色、除臭、降低濁度；
u 分解內分泌干擾物，避免鹵代烴、氯胺等致癌物質的產生；
u 提高水中DO（溶解氧）濃度，將大分子有機物降解為小分子，提高后續BAC 對COD和氨氮的降解效率和持久性。




  臭氧氧化工藝：
u 一般用于出水末端，進一步
降低COD、脫色，確保出水指標。
u 一級B到一級A的提標改造， 采用臭氧+過濾工藝可以實現。
u 中水回用采用該工藝，用于脫色和除臭。

    臭氧的作用：
u 進一步降解難生化的有機物；
u 降低出水的色度、濁度；
u 殺滅水中的大腸桿菌、病毒；
u 去除水中的臭味。
   
8.臭氧工程案例及現場——工業廢水處理

8.臭氧工程案例及現場——煙氣脫硝處理