一、概述
臭氧應(yīng)用系統(tǒng)主要由臭氧發(fā)生系統(tǒng)、臭氧氣源系統(tǒng)、尾氣破壞系統(tǒng)等組成,主要用于水深度處理。
二、臭氧應(yīng)用系統(tǒng)
1、臭氧發(fā)生系統(tǒng)
臭氧是氧分子通過高壓放電區(qū)時,被高電位電場電離而變成氧原子,一個氧原子與一個氧分子再結(jié)合,形成O3(臭氧)。
臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù),隨著供氣壓力的增高而降低,其工作壓力一般為0.12~0.13 MPa。
臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)低,臭氧發(fā)生器的能耗也低,但臭氧發(fā)生所消耗的氧氣量則增加;臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,臭氧發(fā)生器的能耗也高,但臭氧發(fā)生所消耗的氧氣量則減少。因此究竟選用多大的臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù),設(shè)計時應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾妰r和氧氣價格,進行總能耗比較后才能確定。
臭氧發(fā)生器的備用率一般應(yīng)大于30%,備用的方式有設(shè)備臺數(shù)備用(硬備用)與設(shè)備發(fā)生能力備用(軟備用)兩種。
2、臭氧的氣源
臭氧發(fā)生器的氣源可以是:空氣、液態(tài)氧(LOX)、氣態(tài)氧。
(1)空氣制臭氧,臭氧發(fā)生設(shè)備投資高,運行電耗高,臭氧產(chǎn)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)低,臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在3%~4%,生產(chǎn)1 kgO3耗電量在23~25 kW·h。
(2)液態(tài)氧(LOX)制臭氧,臭氧發(fā)生設(shè)備投資低,運行電耗也低。臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達18%甚至更高,生產(chǎn)1 kgO3耗電量在10~13 kW·h。但液態(tài)氧一般需外購,臭氧發(fā)生總成本隨著液態(tài)氧價格的變化而變化。
(3)氣態(tài)氧制臭氧,臭氧發(fā)生設(shè)備的投資比空氣制臭氧低,但比液態(tài)氧制臭氧要高。運行電耗也是介于兩者之間。臭氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)也可達到18%甚至更高,生產(chǎn)1 kgO3耗電量在11~14 kW·h。
現(xiàn)場制氧氣,氧氣體積分?jǐn)?shù)一般在90%~93%,生產(chǎn)1 kgO2能耗一般在0.3~0.4 kW·h 。用液態(tài)氧制臭氧,試驗表明氧氣體積分?jǐn)?shù)在97.7%,氮氣體積分?jǐn)?shù)在2.3%時,臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)率高。
3、臭氧尾氣破壞系統(tǒng)
臭氧是一種帶有強刺激氣味的淡藍色氣體。臭氧在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為0.01×10-6 時能嗅出,環(huán)保允許排放體積分?jǐn)?shù)為0.05×10-6~0.1×10-6。臭氧在常溫下分解消失的半衰期為20 min。
由于受水質(zhì)與擴散裝置的影響,進入接觸池的臭氧很難100%被吸收,在排出的尾氣中仍含有一定數(shù)量的剩余臭氧。由于臭氧對人體健康有危害,對環(huán)境有污染,因此必須對接觸池排出的尾氣進行處理。常用的方法有:高溫加熱法和催化劑法。
(1)高溫加熱法:臭氧加熱到350℃時,其半衰期小于0.04 s,它在1.5~2 s 內(nèi)便可100%分解。加熱法的優(yōu)點是:安全可靠,維護簡單,并可回收熱能;缺點是:增加了部分設(shè)備投資和運行能耗。
(2)催化劑法:它是利用催化劑對臭氧尾氣進行分解破壞,目前使用的催化劑是以MnO2為基質(zhì)的填料。催化劑法的優(yōu)點是設(shè)備投資和運行能耗比高溫加熱法低;缺點是處理效果受水質(zhì)(如硫化物、鹵素)、環(huán)境質(zhì)量、尾氣的含水率、催化劑的使用年限等因素影響,其安全穩(wěn)定性比高溫加熱法差,且催化劑需要定期更換。