预臭氧投加方式在水处理中的比较与应用

颜丙乾 上海康洁机电设备工程有限公司 上海 200000

摘要：当前，臭氧氧化技术已经被广泛的应用于饮用水及污水深度处理工艺中，通过臭氧氧化，不仅可以使常规的处理效果得以提高，还能有效地去除水中一些难以降解的有机物等。而根据水厂新建、改造的性质，通过现场的布局等实际情况选择合理的臭氧投加方式又可使工艺能够更加经济有效的运行。本文针对预臭氧投加工艺的方式进行比较分析，根据项目特征选择合适的投加方式，在工程中进行应用，系统运行后，能满足设计要求，达到良好的效果。

关键词：预臭氧；投加；方式；比较；应用

近年来，随着科学的进步，工业的不断发展，我国面临的环境问题越来越严峻，饮用水水源污染也比较严重。现有的一些常规水处理工艺对有机物去除效果不明显，尤其是对一些难以降解的物质去除效率不高，难以满足人们对饮用水质量的需求。随着国家对生活饮用水标准的不断提高，我们必须采取合理的工艺来净化原水水质。而臭氧已经由早期的消毒逐步开始应用于原水氧化^[1]，臭氧氧化能有效地提高出水水质，如今这一技术已经在自来水厂等领域得到了广泛的应用。

目前在很多新建自来水厂项目或者自来水厂深度处理工程项目中，都设置或者预留了预臭氧投加系统^[2]，这是因为相比传统加氯或其他工艺而言，预臭氧工艺具有如下优势和作用：能氧化溶解铁、锰等无机有色离子的难溶物^[3]；脱色、脱味和脱嗅效果好；能增强絮凝效果；减少三卤甲烷和三卤甲烷的前体物质；能够氧化氰化物，硫化物，亚硝酸盐等；投加系统无堵塞，检修方便等。同时，选择合理的预臭氧投加方式，能进一步提高处理效率，使得工艺更加经济有效地运行。

1预臭氧投加方式比较

自来水厂预臭氧投加工艺应用比较广泛的投加方式主要有三种：水射器及辐流式曝气器投加；水射器及管道混合器投加；水射器及臭氧喷射装置投加。

1.1水射器及辐流式曝气器投加

本投加方式主要是在原配水井之前新建预臭氧接触池，采用辐流曝气方式；原水管进预臭氧接触池后，出水再进入原配水井，配水井及后续工艺保持不变。

臭氧曝气采用辐流扩散器形式，高压水由水射器及其配套的增压泵将臭氧气体抽吸至扩散器。在预臭氧投加主管上配置自动配气系统，自动配气系统包含控制流量自动调节阀门、臭氧流量仪等。

预臭氧采用专用的辐流布气器进行臭氧投加，在保证高效地臭氧吸收率的同时，也大大降低了堵塞的风险。辐流式布气器减少了溴化物产生的可能，减少了臭氧投加中二次污染可能，由于辐流式布气浓度比较均匀，不会出现局部臭氧浓度高，溴化物异常的情况，在保证辐流式布气器可方便地从接触室内取出以供检修，而无需排空反应池，而且预臭氧投加的臭氧管路采用液位开关和独立的关断阀门联动，臭氧投加管路特别设计，确保水射器的动力水进入不了臭氧投加总管。此外在预臭氧投加气体管路增加止回阀，防止动力水倒流，这在大型水厂的臭氧前投加尤其重要。采用辐流曝气方式，需要新建预臭氧接触池，要求有空地，大多应用于新建的水厂，投资成本高。

1.2水射器及管道混合器投加

本投加方式主要是在原配水井之前的原水管路上增加管道混合器，采用水射器加上管道混合器投加，配水井及后续保持不变。

主要设备包括：水射器、增压泵、管道混合器、臭氧投加流量计及调节阀等。滤后沉淀水经过水射器及增压泵后进入管道混合器，与臭氧气体混合后进入预臭氧接触池，在投加主管上配置调节阀和流量计，实现自动投加。

采用管道混合器投加主要应用于一些水厂的提标改造工程，土建工作量相对较少，投资成本较低，能节约用地，只需在原有管道上整改；管道混合器投加的效率低于辐流曝气器投加，反应时间受制于原配水井的容积；同时管道混合器会增大整个管路的沿程损失，容易影响原工艺系统的水位高程设计；由于接触池每格水量不一样，每条臭氧投加管线上的管道混合器、水射器及相关设备可能不一样；且部分设备无法互为备用，备用设备的数量也会相应增加；为防止原配水井有臭氧尾气溢出，配水井需考虑加盖池顶。

1.3水射器及臭氧喷射装置投加

本投加方式主要是在原配水井之前的原水管路上增加臭氧喷射装置，采用水射器+臭氧喷射装置投加，配水井及后续保持不变。

主要设备包括：水射器、增压泵、臭氧喷射装置、臭氧投加流量计及调节阀等。臭氧气体和滤后沉淀水直接通过喷嘴喷入原水管道中，同时利用原有水管流量计，做到臭氧自动投加。

采用臭氧臭氧喷射装置投加也是自来水厂提标改造的重要手段之一。土建工作量也很少，投资成本相对其它方式比较低，能节约大量用地，只需在原有管道上整改、增加装置等；臭氧喷射装置基本不改变原来整个管路的沿程损失，也不影响原有工艺系统的水位高程设计；但臭氧投加效率略相对较低，反应时间受制于原配水井的容积，预臭氧反应速度快，在一些实际应用中可忽略其影响；同时由于每格接触池水量不一样，每条臭氧投加管线上的喷射直管段口径和喷嘴数量、水射器及相关设备可能不一样；且部分设备无法通用和互换，备用设备的数量也较多；而且为防止原配水井有臭氧尾气溢出，配水井也需考虑加盖池顶。

2某水厂预臭氧投加及应用

某水厂原常规处理和深度处理规模为60万m³/d，预留应急水源水量为20万m³/d，在水厂的原有生产系统中，有3根原水管道，2根DN1600和1根DN1000，另外还有1根应急水源，管径为DN1800。为了确保水厂的正常生产和应对突发情况，水厂新增预臭氧投加系统。

综合考虑现场各构筑物和管道的布置，同时尽可能减少施工期间对全厂生产的影响和减少对原有系统的管道沿程损失，预臭氧系统采用在原水主管路上安装臭氧喷射装置，通过水射器加上臭氧喷射装置来对臭氧进行投加。水射器和喷射装置均采用目前最先进对的产品，确保臭氧能完全投加到原水管道中，同时保证臭氧最大的混合和吸收效果，而且几乎不改变原有系统的管道损失。实际运行中利用原有的每条水线原水流量计，根据原水流量实现臭氧气量自动调节；臭氧投加比例根据水质情况在中控进行设置；采用远程I/O站接至臭氧系统主PLC站，由主PLC站统一控制。

水厂提标改造完成后，重新投入运行，在原来常规处理工艺下，氨氮的去除率平均在70%左右，CODmn的去除率在10%~15%之间，且自来水的浊度去除效果一般；预臭氧系统投入使用之后，臭氧投加量在0.5~1.0mg/L之间，停留时间约5min的工艺参数下，氨氮的去除率平均在90%左右，CODmn的去除率也在40%~50%之间，浊度的去除效果也明显好于常规处理工艺，沉淀池出水浊度小于1NTU。这就说明臭氧预处理工艺和常规处理工艺相比，能够更好的去除有机物，具有较好的效果，同时也为后臭氧投加去除剩余氨氮和COD提供了基础，极大地改善了自来水厂的出水水质。

结束语

臭氧氧化技术能够极大地提高有机物的去除率，提升水质净化效果，这也在实际应用中得到了体现。而随着国家水质标准的不断提高，也要求我们必须不断地摸索和研究，改进处理工艺、提升技术水平，这样才能进一步服务大众，满足人们的饮水需求，才能更好的确保我们的饮用水安全。

参考文献：

[1]赵亮,李星,杨艳玲.臭氧预氧化技术在给水处理中的研究进展[J].供水技术,2009(4):6~10.

[2]中国住建部.城镇供水设施改造技术指南[J].城镇供水,2010(1):7～9.

 [3]吴银彪,李汝琪,田岳林等.臭氧降解有机污染物的反应机理及影响因素[J].中国环保产业,2010(3):44～47.