一、概(gai)述
臭氧应用系统(tong)主要由臭氧发生(sheng)系统(tong)、臭氧气源系统(tong)、尾气破坏系统(tong)等(deng)组(zu)成(cheng),主要用于水(shui)深(shen)度(du)处理(li)。
二、臭氧(yang)应用系统(tong)
1、臭氧发生系统
臭氧是氧分子通过高压放电区时,被高电位电场电离而变成氧原子,一个氧原子与一个氧分子再结合,形成O3(臭氧)。
臭氧发生器的臭氧产量与质量分数,随着供气压力的增高而降低,其工作压力一般为0.12~0.13 MPa。
臭氧质量分数低,臭氧发生器的能耗也低,但臭氧发生所消耗的氧气量则增加;臭氧质量分数高,臭氧发生器的能耗也高,但臭氧发生所消耗的氧气量则减少。因此究竟选用多大的臭氧质量分数,设计时应根据当地的电价和氧气价格,进行总能耗比较后才能确定。
臭氧发生器的备用率一般应大于30%,备用的方式有设备台数备用(硬备用)与设备发生能力备用(软备用)两种。
2、臭氧的气源
臭氧发生器的气源可以是:空气、液态氧(LOX)、气态氧。
(1)空气制臭氧,臭氧发生设备投资高,运行电耗高,臭氧产量与质量分数低,臭氧质量分数一般在3%~4%,生产1 kgO3耗电量在23~25 kW·h。
(2)液态氧(LOX)制臭氧,臭氧发生设备投资低,运行电耗也低。臭氧质量分数可达18%甚至更高,生产1 kgO3耗电量在10~13 kW·h。但液态氧一般需外购,臭氧发生总成本随着液态氧价格的变化而变化。
(3)气态氧制臭氧,臭氧发生设备的投资比空气制臭氧低,但比液态氧制臭氧要高。运行电耗也是介于两者之间。臭氧质量分数也可达到18%甚至更高,生产1 kgO3耗电量在11~14 kW·h。
现场制氧气,氧气体积分数一般在90%~93%,生产1 kgO2能耗一般在0.3~0.4 kW·h 。用液态氧制臭氧,试验表明氧气体积分数在97.7%,氮气体积分数在2.3%时,臭氧发生器的臭氧产率高。
3、臭氧尾气破坏系统
臭氧是一种带有强刺激气味的淡蓝色气体。臭氧在空气中的体积分数为0.01×10-6 时能嗅出,环保允许排放体积分数为0.05×10-6~0.1×10-6。臭氧在常温下分解消失的半衰期为20 min。
由于受水质与扩散装置的影响,进入接触池的臭氧很难100%被吸收,在排出的尾气中仍含有一定数量的剩余臭氧。由于臭氧对人体健康有危害,对环境有污染,因此必须对接触池排出的尾气进行处理。常用的方法有:高温加热法和催化剂法。
(1)高温加热法:臭氧加热到350℃时,其半衰期小于0.04 s,它在1.5~2 s 内便可100%分解。加热法的优点是:安全可靠,维护简单,并可回收热能;缺点是:增加了部分设备投资和运行能耗。
(2)催化剂法:它是利用催化剂对臭氧尾气进行分解破坏,目前使用的催化剂是以MnO2为基质的填料。催化剂法的优点是设备投资和运行能耗比高温加热法低;缺点是处理效果受水质(如硫化物、卤素)、环境质量、尾气的含水率、催化剂的使用年限等因素影响,其安全稳定性比高温加热法差,且催化剂需要定期更换。