臭氧在自來水廠深度處理中的設計與應用

黃新平

摘 要：為了達到良好的處理目標，自來水廠需要應用臭氧進行深度處理，確保水源質量得到改善。本文首先分析自來水處理應用臭氧的基礎原理，隨后深入研究其設計應用方式，以供參考。

關鍵詞：臭氧應用;自來水處理;設計規劃

0 引言

臭氧深度處理屬于自來水廠的常見應用技術，其能夠有效改善出廠水質情況，避免出現不良問題。為了達到最佳應用效果，需要針對臭氧的處理原理進行分析，并明確相關設計應用方式，確保其能夠在后續實施過程中充分發揮基礎功能，提高出廠水質，達到理想的運轉目標。

1 自來水處理應用臭氧的基礎原理

常規情況下，臭氧遇到水源后會發生兩種主要化學反應。第一種化學反應為氧化類別，其能夠對水源內部的相關物質進行選擇性反應，包括苯酚、胺類、乙醇等。此類反應的選擇性相對較強，整體處理速度較為緩慢。第二種化學反應為羥基自由基類別，這種反應會基于裂化原理進行，整體速度較快，氧化性較為強烈。同時，這一化學反應會產生大量單原子氧氣，進而殺滅水源內部的寄生蟲、有害細菌等，屬于優秀的凈化反應[1]。當前，自來水處理較為常用的技術為臭氧活性炭聯合處理類型，這一技術需要在活性炭池內部加入對應的臭氧，并使其能夠在接觸反應過程中產生劇烈的氧化效果，快速分解水源內部存在的有害物質。通過這些方式，分解大分子物質使其能夠被轉變為小分子。剩余的小分子會被活性炭吸收，或直接受到氧化反應而分解。通過這種方式，能夠最大限度提高水源凈化的效果，并降低活性炭的消耗速度，實現改善水源質量的目標。

2 自來水廠應用臭氧深度處理的設計應用方式

2.1 氣源氣系統

在自來水廠應用臭氧進行深度處理的過程中，需要采取有效的方案，規劃臭氧產生系統。這一系統中，氣源氣屬于較為關鍵的部分。通常情況下，臭氧需要利用氧氣與空氣進行處理。而氧氣本身存在兩種來源，即液態氧與直接制氧。在選擇氣源氣的過程中，應當重視產生臭氧需要消耗的基礎成本，包括電力成本、設備維護成本、裝置租借成本等。其次，還應當對臭氧的需求量進行研究，確保其能夠滿足深度處理的標準。通過明確以上兩方面的內容，能夠提高氣源氣系統的設計效果，有利于臭氧深度處理應用質量的提升。

2.2 臭氧發生器

2.2.1 放電管部分

在臭氧發生器裝置中，放電管具備關鍵性作用。如果缺少放電管，臭氧深度處理將無從談起。通過接地管與放電管的共同配合，能夠將氧氣中存在的對應化學鏈切斷，從而實現轉化目標，達成產生臭氧的效果。在常規情況下，臭氧發生器內部的核心主要利用雙間隙放電的方式進行處理，整體應用效果較為良好。氧氣會在通過目標絕緣介質與臭氧發生接電極時出現間隙，進而產生高壓放電現象，將空氣電離，實現產生臭氧的目標[2]。因此，在設計放電管的過程中，應當重視相關技術的應用，確保其能夠達到最佳生產效果，降低能耗級別。

2.2.2 電源與控制裝置

在臭氧發生器中，電源與控制模塊能夠在運行階段提供設備所需的電力，并實現開機與關機功能。電源模塊內部需要應用高頻電流變頻裝置，這一裝置可以發揮整流電路的功能效果，能夠實現轉換三項工頻電，使其以直流方式供應。同時，內部整流回路可以通過二極管或可控硅進行操作，可以利用電源控制系統調節電壓狀態，使其處于平穩模式，避免臭氧發生器出現異常情況。因此，在設計這一裝置的過程中，應當重視高頻電流變頻裝置的應用，確保其能夠正常工作，提高臭氧發生器的運行穩定性，為后續的水源深度處理打下堅實基礎。

2.3 冷卻水系統

由于臭氧發生器運行過程中會產生大量熱量，因此需要配置對應的散熱系統。通常情況下，自來水廠深度處理應用臭氧發生器可以采用冷卻水裝置進行散熱。這一裝置能夠快速疏散熱量，避免臭氧發生器出現過熱故障問題。冷卻水系統應當具備水循環的完整組件，包括水泵、閥門、換熱器等。外部循環水源可以通過水冷卻系統的換熱器區域釋放熱量，使其能夠降溫至常規狀態，并流入臭氧發生器區域帶走熱量，達到良好的散熱目標。因此，在設計過程中，應當重視冷卻水系統的規劃，確保其能夠達到最佳運轉效果。

2.4 臭氧投加系統

2.4.1 預臭氧投加系統

臭氧投加系統屬于應用部分的核心環節，這一模塊分為預投加與后投加兩個分支。在應用預投加裝置的過程中，需要借助水射器使臭氧能夠與深度處理水源實現深度融合的目標，隨后還需要采用提升泵強化基礎壓力。在這一流程的影響下，高壓水流會逐漸進入負壓力狀態，進而將臭氧氣體吸入水源內部，達到混合目標，有效提高凈化效果。由于水射器內部普遍存在較為強勁的水壓，因此可以采用擴散式噴嘴，使整體臭氧的反應速度進一步提升[3]。這一過程需要利用擴散噴嘴產生的氣泡，使水流與臭氧氣體的接觸面積得到擴大，從而實現增加反應速度的目標。在臭氧預投加的過程中，應當設計流量控制閥門，確保其能夠處于可靠操作范圍內。如果條件允許，還可以加裝手動控制閥門，使工作人員能夠定期關閉系統，進行后續的維護操作，并有效管控進氣管道內部的參數狀態。通過這些方式，能夠提高預臭氧投加的效果，有利于深度處理的快速開展。

2.4.2 后臭氧投加系統

后臭氧投加主要針對深度處理的水源狀態進行改善，可以通過兩段或三段的投加方式進行操作。這一過程中，為了強化臭氧的傳導效率與凈化效率，應當注重控制后續投加流程中臭氧的基礎濃度。三段投加能夠有效實現控制濃度的目標，有利于投放量的降低管控。在設計階段，曝氣裝置需要應用不銹鋼支架材料與陶瓷曝氣盤進行工作，因此設計人員需要確保材料不會受到臭氧的腐蝕。通過采用不銹鋼或其他應用材料，能夠有效抵抗臭氧帶來的腐蝕效果，有利于實現防腐目標，具有重要的設計意義。此外，設計人員應當配置手動球閥，使其能夠在維護過程中對臭氧泄露進行控制，避免流入外部接觸池，達到安全防護的效果，為后續的進一步處理打下堅實基礎。

2.5 尾氣破壞器系統

通常情況下，由于水質本身內部的多種因素影響以及擴散裝置的不確定性因素，接觸池區域內部的臭氧可能會出現無法完全吸收的問題。在這種情況下，為了達到良好的安全應用目標，應當針對接觸池排出的氣體進行額外處理，使內部臭氧濃度能夠降至安全范疇，即0.05 mg/L～0.1 mg/L。設計人員可以應用高溫加熱或添加催化劑的方式進行處理，確保其能夠得到有效凈化。催化劑方式主要通過對尾氣進行化學處理，實現破壞臭氧的目標。這一過程需要將溫度提升至40～50攝氏度，并添加催化劑，使內部的臭氧結構能夠得到破壞，達到良好的凈化目標。這一方式具有較低的成本優勢，但可能會導致氣體毒性增加，不利于安全管控的充分落實。高溫加熱法需要將氣體溫度提升至350攝氏度，使內部臭氧能夠在2秒以內完全分解，達到安全處理的目標。這一方式的實施難度較低，整體工作效果良好，但消耗能源較多。因此，自來水深度處理設計人員應當結合內部情況條件，選擇合適的尾氣破壞設計方式，達到理想的應用效果。

3 結束語

綜上所述，自來水廠深度處理可以應用臭氧技術進行操作。在設計與應用的過程中，相關人員需要明確其結構規劃方法，確保整體系統能夠正常運轉，為后續的進一步操作打下堅實基礎，實現良好的運行目標。

參考文獻：

[1]蔣瑞卿.主流臭氧設備在水廠中的應用分析[J].凈水技術，2018（S1）：54-56.

[2]李金鳳.關于提高臭氧在污水深度處理中利用率的探討研究[J].化工管理，2018（8）：37.

[3]曹亞南.自來水廠臭氧活性炭深度處理工藝應用分析[J].居舍，2020（5）：41.