如何提高水中臭氧利用率

關(guān)于采用高濃度臭氧水代替?zhèn)鹘y(tǒng)CIP(強(qiáng)酸弱堿)工藝做管道或系統(tǒng)工藝消毒，根據(jù)長(zhǎng)期工程經(jīng)驗(yàn)積累：水中臭氧剩余濃度0.4ppm時(shí)，停留時(shí)間為4min，CT值=1.6時(shí)，能高效殺菌，當(dāng)0.8ppm以上，水才能做到殺菌作用。目前海天醬油、廚邦醬油兩家公司洗瓶工藝要求臭氧濃度為1.2ppm和3pppm。

高濃度臭氧水工藝：確定處理水量并盡可能采用純凈水來(lái)只做高濃度臭氧水源（臭氧具有廣譜性，水中含有雜質(zhì)將加速水中臭氧分解）。

1、臭氧投加量（以下為長(zhǎng)期工程積累經(jīng)驗(yàn)值）

臭氧在空氣中的自然半衰期參比值為23min.<消毒技術(shù)規(guī)范>，1小時(shí)的臭氧自然衰退率為61%，在水中分解率為但在純水中分解速度較慢，如在蒸餾水中的半衰期大約是20min（20℃）。在水中的臭氧分解和臭氧在空氣中的自然半衷期參比值差別不大，兩者取一個(gè)值為60%，臭氧在水中的混合效率為50%（采用旁路射流器帶壓0.8mpa 臭氧混合參數(shù)值），臭氧設(shè)備更大臭氧發(fā)生量按70－80%有效值計(jì)算。

例如：20M3水中臭氧濃度為2PPm=2g/m3時(shí),1小時(shí)需要臭氧量為：

20m3x2g/m3/((1-61%)x50%x75%)≈273.5g，

取300g/H的臭氧發(fā)生量

2.臭氧的分解：

臭氧的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，在空氣和水中都會(huì)慢慢分解成氧氣，其反應(yīng)式為

2O3→3O2+285kJ （2-2）

含量為1﹪以下的臭氧，在常溫常壓的空氣中分解半衰期為16h左右。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過(guò)100℃時(shí)，分解非常劇烈，達(dá)到270℃高溫時(shí)，可立即轉(zhuǎn)化為氧氣。臭氧在水中的分解速度比空氣中快得多。在含有雜質(zhì)的水溶液中臭氧迅速回復(fù)到形成它的氧氣。如水中臭氧濃度為6.25×10-5mol/L（3mg/L）時(shí)，其半衰期為5～30min，但在純水中分解速度較慢，如在蒸餾水或自來(lái)水中的半衰期大約是20min（20℃），然而在二次蒸餾水中，經(jīng)過(guò)85min后臭氧分解只有10﹪，若水溫接近0℃時(shí)，臭氧會(huì)變得更加穩(wěn)定。

臭氧在水中的分解速度隨水溫和pH值的提高而加快，圖1-1為pH=7時(shí)，水溫和分解速度的關(guān)系，圖1-2為20℃時(shí)，pH和分解速度的關(guān)系。

為了提高臭氧利用率，水處理過(guò)程中要求臭氧分解得慢一些，而為了減輕臭氧對(duì)環(huán)境的污染，則要求處理后尾氣中的臭氧分解得快一些。

     圖1-1水溫和分解速度的關(guān)系                                               圖1-2 PH和分解速度的關(guān)系

 

3、氣液混合方式選擇：

臭氧水濃度由物理性質(zhì)決定，以下混合方式僅為達(dá)到臭氧水中飽和溶解度。（臭氧在水中的溶解度較氧大，0℃和1×10^5帕?xí)r，一體積水可溶解0.494體積臭氧）

目前常用的氣液混合方式：文丘里射流器、曝氣方式；每種混合方式做的混合效率與后續(xù)配套的工藝有很密切的關(guān)系，而每種混合方式都有其達(dá)到的混合極限值，所以在實(shí)際工程中應(yīng)當(dāng)選擇好混合方式。以下整理數(shù)據(jù)為本人長(zhǎng)期在水處理行業(yè)中積累得出的經(jīng)驗(yàn)值：

A、文丘里射流器法：（調(diào)節(jié)供氣量為吸氣量±10%）

1、 主管道/旁路射流器或氣液混合泵負(fù)壓吸臭氧

1.1、主管道/旁路射流器或氣液混合泵，臭氧濃度范圍0.15-0.35ppm；

1.2、主管道/旁路射流器或氣液混合泵+產(chǎn)品水箱底部進(jìn)液位?米（根據(jù)液位高度同水中臭氧濃度在一定范圍內(nèi)增加）臭氧濃度范圍0.25-0.8ppm；

2、射流器或氣液混合泵+氣液分離罐負(fù)壓吸臭氧；

亨利定律：在等溫等壓下，某種氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的平衡壓力成正比。這就是亨利定律，物理化學(xué)的基本定律之一；

根據(jù)亨利定律，氣液分離罐內(nèi)憋壓0.2mpa時(shí)，臭氧濃度范圍1.0-5ppm。氣液分離罐容積建議參考15-30s處理水量停留時(shí)間容積。

 

3、臭氧反應(yīng)罐旁路循環(huán)射流器或氣液混合泵負(fù)壓吸臭氧；

3.1、臭氧反應(yīng)罐旁路循環(huán)射流混合常壓狀態(tài)：

參照接觸時(shí)間8-12min計(jì)算罐體容積，壓力為常壓，罐體設(shè)計(jì)原則以瘦高為標(biāo)準(zhǔn)（高度不超過(guò)10m），臭氧濃度波動(dòng)與罐體液位高度成正比。臭氧濃度范圍0.6-2.5ppm。

3.2、臭氧反應(yīng)罐旁路循環(huán)射流混合帶壓狀態(tài)：

參照接觸時(shí)間8-12min計(jì)算罐體容積，罐體設(shè)計(jì)原則以瘦高為標(biāo)準(zhǔn)（高度不超過(guò)10m），臭氧濃度波動(dòng)與罐體液位高度、壓力成正比（壓力不超過(guò)0.2mpa根據(jù)亨利定律）。臭氧濃度范圍0.8-18ppm。

 

4、微納米曝氣技術(shù)：原理為采用磁力泵+微米曝氣噴嘴，一般在國(guó)外采用比較廣泛，國(guó)內(nèi)未大范圍推廣，目前一般采用日本微納米曝氣機(jī)。臭氧濃度范圍1-50ppm。此項(xiàng)暫時(shí)不推薦。

5．曝氣混合：

曝氣方式?jīng)Q定因素：曝氣面積、曝氣液位；在凈水處理中傳統(tǒng)曝氣接觸塔，罐體設(shè)計(jì)以瘦高為原則（高度不超過(guò)10m），曝氣盤數(shù)量根據(jù)臭氧機(jī)供氣氣量（每個(gè)盤分氣量，空氣型10-20L/min  氧氣型1-5L/min）盡量采用直徑小的罐體增加曝氣盤與水面的接觸面。提高液位高度增加臭氧氣泡在水中路徑從而提高吸收效率。臭氧濃度范圍0.6-1.5ppm。