一、工作原理
臭氧生成
通过高压放电或紫外线照射将氧气(O₂)转化为臭氧(O₃)。工业上常用介质阻挡放电(DBD)技术,效率高且适合大规模应用。臭氧投加
臭氧通过气液混合装置(如文丘里管、曝气头)溶解到污水中,与污染物发生氧化反应:直接氧化:臭氧直接破坏有机物分子结构。
间接氧化:臭氧分解产生羟基自由基(·OH),具有更强的氧化能力。
反应过程
降解COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)。
杀灭细菌、病毒,去除色度和异味。
分解难降解有机物(如农药、药物残留)。
二、应用场景
市政污水处理
深度处理(达到回用水标准)。
消毒替代传统氯消毒(更环保,无二次污染)。
工业废水处理
化工、制药、印染等高浓度有机废水。
垃圾渗滤液处理。
电镀废水中的氰化物和重金属氧化。
特殊需求场景
去除微污染物(如激素、抗生素)。
改善水质感官指标(透明度、气味)。
三、核心设备组成
臭氧发生器主机
电源系统(高频高压电源)。
放电单元(陶瓷或玻璃介质管)。
冷却系统(风冷或水冷,防止高温影响效率)。
气源系统
氧气源:液氧或现场制氧(PSA/VPSA制氧机),纯氧可提高臭氧产量。
空气源:成本低,但臭氧浓度较低(3-5% w/w)。
混合与接触装置
射流器、静态混合器、曝气塔等,确保臭氧与污水充分接触。
尾气破坏装置
分解未反应的臭氧,防止泄漏危害人体及环境。
四、选型要点
臭氧需求计算
根据污水水质(COD、BOD、流量)确定臭氧投加量(通常3-20 mg/L)。
公式:臭氧需求量(g/h)= 流量(m³/h)× 投加浓度(g/m³)。
发生器规格
臭氧产量(如10 kg/h、50 kg/h)。
臭氧浓度(6%-15% w/w,纯氧气源浓度更高)。
能效与成本
电耗:每公斤臭氧约需12-20 kWh电能。
氧气源成本:液氧或现场制氧的运营费用对比。
品牌与可靠性
国际品牌:Ozonia、Mitsubishi、Wedeco。
国内品牌:新大陆、国林科技、三康。
五、优势与挑战
优势
高效降解难处理污染物,无二次污染。
反应快,占地面积小。
适用水质范围广(pH 6-9均可)。
挑战
高成本:设备投资和电耗较高。
操作复杂:需控制臭氧浓度、接触时间、混合效率。
副产物风险:可能生成溴酸盐(需监控)。
六、维护与优化
日常维护
清洁放电单元,防止结垢。
检查气源纯度和冷却系统。
工艺优化
联合其他工艺(如UV、H₂O₂)形成高级氧化(AOPs)。
预处理降低悬浮物(SS),提高臭氧利用率。
七、典型案例
某市政污水厂:采用50 kg/h臭氧发生器进行深度处理,COD去除率提升30%,出水达到地表IV类标准。
制药废水处理:臭氧联合生物活性炭工艺,成功降解抗生素残留。
八、未来趋势
高效节能技术:开发低能耗高频电源。
智能化控制:通过传感器实时调节臭氧投加量。
组合工艺:与膜技术、生物处理结合,提升综合效益。