板式與管式臭氧工藝在印染廢水處理中的應(yīng)用對(duì)比

陳銀霞

摘 要：本文闡述了臭氧工藝的原理同時(shí)對(duì)比了管式與板式臭氧發(fā)生器的工作原理，兩者在該項(xiàng)目的投資、電耗、占地及運(yùn)行維護(hù)等方面的區(qū)別。綜合評(píng)選之后采用板式臭氧發(fā)生器作為主體處理設(shè)備。

關(guān)鍵詞：印染廢水；板式臭氧；管式臭氧

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

紡織印染廢水是一種水量大、色度高、組分復(fù)雜的廢水，水質(zhì)變動(dòng)范圍大，廢水中含有染料、漿料、助劑、酸、堿、纖維、雜質(zhì)及無機(jī)鹽等。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)印染廠采用物化與生化相結(jié)合的方法處理印染廢水，但普遍由于印染廢中的偶氮染料穩(wěn)定性高、水溶性大、難降解，此方法難以取得令人滿意的效果。臭氧的氧化性極強(qiáng)，在自然界中其氧化還原電位僅次于氟，常用于工業(yè)廢水的殺菌消毒、除臭、脫色等，其作為一種高級(jí)氧化技術(shù)近年來被用于去除染料和印染廢水的色度和難降解有機(jī)物。

1.工程概況

廣東普寧某制衣公司是一家羽絨服生產(chǎn)企業(yè)。成衣水洗主要是通過物理、化學(xué)藥劑改進(jìn)衣服的形態(tài)、質(zhì)感、光澤等外觀，提高其穿著性能，廢水主要含有纖維屑、顏料、少量的漿料。目前公司已有一套日處理水量為12000噸污水處理系統(tǒng)，主體工藝路線為：

廢水——調(diào)節(jié)池——生化塔——厭氧池——一級(jí)好氧池——二級(jí)好氧池——一級(jí)沉淀池——二級(jí)沉淀池——清水池。

原水CODCr在1700～1800mg/L，經(jīng)生化和物化處理后二沉池出水CODCr為150mg/L左右，超過《廣東省水污染排放限值》（DB44/26-2001）第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限值—CODCr為100mg/L。為了提高出水水質(zhì)，達(dá)到國(guó)家新制定的《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4278-2012）中的相關(guān)要求，將出水CODCr降到80 mg/L以下。結(jié)合自身的水質(zhì)狀況，在考察了廣東大塘工業(yè)園區(qū)污水處理站后，擬采用臭氧技術(shù)進(jìn)行深度處理。

2.臭氧技術(shù)工藝對(duì)比

2.1臭氧技術(shù)原理簡(jiǎn)述

臭氧具有非常強(qiáng)的氧化特性，在水中可以產(chǎn)生能力極強(qiáng)的單原子氧（O）和羥基（OH）等活性粒子，可以氧化、分解水中的污染物和雜質(zhì)。在處理印染廢水時(shí)，臭氧可以氧化水中的無機(jī)物，如CN—、NH等，也可以氧化難以生物降解的有機(jī)物，如芳烴化合物等。臭氧氧化反應(yīng)的途徑有兩條：一是臭氧通過親核或親電作用直接參與反應(yīng)；二是在堿等因素作用下，通過活潑的羥基自由基與污染物反應(yīng)。

臭氧在水中分解產(chǎn)生原子氧和氧氣還可以產(chǎn)生一系列自由基，其反應(yīng)式如下：

O3→O+O2

O+O3→2O2

O+H2O→2HO?

2HO?→H2O2

2H2O2→2H2O+O2

在堿性介質(zhì)中，O3分解產(chǎn)生自由基的速度很快，其反應(yīng)式為：

O3+OH -→HO2?+?O2-

O3+O2-→?O3-+O2

O3+HO2?→HO?+2O2

?O2-+HO?→O2+?H -

2.2兩款主流的臭氧發(fā)生器原理及技術(shù)參數(shù)對(duì)比

目前在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，市場(chǎng)上主流的兩款臭氧發(fā)生器為：管式和板式臭氧發(fā)生器。大型臭氧發(fā)生器開始廣泛應(yīng)用一百多年以來，管式臭氧發(fā)生器（DBD放電室結(jié)構(gòu)）一直處于市場(chǎng)主流地位；而隨著近十幾年來電子工業(yè)的高速發(fā)展，大型板式臭氧發(fā)生器在技術(shù)、設(shè)備生產(chǎn)和使用成本等方面有了突破性的進(jìn)展，并且已經(jīng)超過了管式臭氧發(fā)生器，更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

管式臭氧發(fā)生器的原理：在臭氧發(fā)生器內(nèi)部有一定數(shù)目的管焊接在兩個(gè)固定管板之間來當(dāng)作接地電極。EFFIZON?evo電極置于接地管內(nèi)，每個(gè)電極由一個(gè)高壓電極、不銹鋼網(wǎng)和一個(gè)電介質(zhì)玻璃管組成。臭氧在接地電極、介電質(zhì)和高壓電極之間的間隙中產(chǎn)生。

板式臭氧發(fā)生器的原理：采用電暈放電技術(shù)，在高壓電場(chǎng)的強(qiáng)電力作用下，高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊氧氣使之分解成氧原子，高速電子具有足夠的動(dòng)能，通過氧原子、氧分子及高速電子三體碰撞反應(yīng)形成臭氧。

板式與管式臭氧發(fā)生器的主要技術(shù)參數(shù)和產(chǎn)品形式對(duì)比如下：

（1）技術(shù)參數(shù)方面

板式臭氧發(fā)生器：①臭氧濃度范圍：0～200 mg/L；②功率因數(shù)：≧0.99；

③額定1kgO3/h電耗：6.5～7.5kWh；④壽命：10年；⑤占地面積：為管式的70%；

管式臭氧發(fā)生器：①臭氧濃度范圍：10～130mg/L；②功率因數(shù)：≦0.95；

③額定1kgO3/h電耗：9.5～10.5kWh；④壽命：較短，需備用；⑤占地面積：大。

（2）基本結(jié)構(gòu)：平板狀和管狀的區(qū)別。

（3）生產(chǎn)工藝

板式臭氧發(fā)生器由電子品流水線組裝，加工中心數(shù)控機(jī)加，隧道爐厚膜電路方式加工導(dǎo)帶電極與保護(hù)介質(zhì)，等離子金屬表面陶瓷處理；

管式臭氧發(fā)生器：罐體容器加工，彎板、吊裝、焊接成型，搪瓷燒結(jié)與玻璃管拉伸而成。

（4）材質(zhì)

板式臭氧發(fā)生器的電極材料為純銀、純鈦、鋁鎂鈦合金；介質(zhì)材料為電子級(jí)陶瓷；

密封材料為氟塑料、海波龍橡膠；

管式臭氧發(fā)生器的電極材料為不銹鋼（304、316）、碳鋼（A3）；介質(zhì)材料為玻璃、搪瓷；密封材料為硅橡膠居多。

3.管式與板式臭氧技術(shù)在本項(xiàng)目中的應(yīng)用對(duì)比

3.1經(jīng)濟(jì)分析與對(duì)比

根據(jù)同類印染廢水深度處理相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目臭氧投加量為100 g/m?，處理量為12000噸/天，24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，則臭氧投加總量為50kg/h。分別采用一套50kg/h的板式臭氧發(fā)生器和兩套25kg/h管式臭氧發(fā)生器（同時(shí)備用1套25kg/h的臭氧發(fā)生器單元），對(duì)比兩者的設(shè)備投資、裝機(jī)功率、氧氣用量、占地面積等參數(shù)。

從表1可知，板式臭氧發(fā)生器的投資為管式臭氧發(fā)生器的62.86%，裝機(jī)功率為管式臭氧發(fā)生器的52.45%，占地面積為管式臭氧發(fā)生器的75%，年運(yùn)行費(fèi)用為管式臭氧發(fā)生器的52.45%。另外，板式臭氧發(fā)生器放電室單元模塊化，在設(shè)備維修方面更加便捷、快速。綜合以上各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，最后確定采用板式臭氧發(fā)生器作為該項(xiàng)目升級(jí)改造的主體設(shè)備。

3.2處理效果

項(xiàng)目實(shí)施一年多，臭氧接觸池進(jìn)水和臭氧清水池出水平均水質(zhì)見表2。

由表2可知臭氧對(duì)CODcr、苯胺和色度的去除率均為50%以上，出水水質(zhì)優(yōu)于《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4278-2012）中染色用水的要求。

結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)管式臭氧技術(shù)和板式臭氧技術(shù)的原理分析，技術(shù)參數(shù)的對(duì)比以及在本項(xiàng)目中的經(jīng)濟(jì)性分析，得到最適合的深度處理工藝——板式臭氧處理。經(jīng)過技術(shù)升級(jí)改造后的系統(tǒng)經(jīng)過連續(xù)運(yùn)行近一年的時(shí)間，出水穩(wěn)定良好，檢修維護(hù)便捷，運(yùn)行費(fèi)用低，是印染廢水提標(biāo)改造的一個(gè)良好借鑒示范工程。

參考文獻(xiàn)

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