主要内容
一、臭氧发生器技术及应用简介
二、臭氧氧化生活污水二级出水的效果三、臭氧高级氧化技术简介
四、《水处理用臭氧发生器》标准介绍五、臭氧发生器的选型路线简介
六、选购臭氧发生器的五大误区
七、臭氧系统运行中常见的问题及分析
八、臭氧工程案例及现场
     臭氧发生器技术及应用简介——1.1臭氧性质

     


 1.2臭氧的主要应用领域

     


 1.3臭氧发生机理

   1.4臭氧发生器构成

  1.4臭氧发生器构成

  1.5主要性能指标及曲线

 1.6核心技术——放电管技术

     1.6核心技术——电源技术
 

  1.6核心技术——整流变频器件
  

  1.6核心技术——高压变压器技术
  

  1.7国际臭氧行业综合比较
   
   
 1.8评价臭氧发生器品牌的四大要素
   
   
 1.9臭氧系统及臭氧投加工艺
     

            
  1.10臭氧系统配套装置

      
   2臭氧氧化生活污水二级出水的效果
   

    
   在臭氧初始投加一定范围内，TOC与COD的去除率较高，超出此范围，有机物的去除变缓，再增大臭氧量意义不大，如需进一步降低有机物，应该结合其它方法进行处理。
     臭氧氧化对UV254及色度的去除效果显著，说明臭氧对苯环、碳碳双键等有机物有明显的分解和破坏作用。
     臭氧氧化可分解水中的大分子物质，可明显提高二级出水的可生化性，因此臭氧可作后级为生化处理的预处理手段使用。
 pH值及温度对臭氧氧化有较大的影响，在碱性条件下，臭氧氧化有机物的效果明显提高；水温25-35度时，臭氧氧化效果较好。
  适合采用臭氧氧化工艺的几种类型污水
  水质要求高的再生水——脱色、除臭
  一级A提标改造项目——降COD
 出水色度较高的污水——脱色
 含有大量工业污水——降COD、提高生化性
 几种常见的臭氧组合工艺
 砂滤+臭氧 
 MBR+臭氧
 臭氧+BAF
 臭氧+BAC

 臭氧+催化剂

 高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,AOPs)是近年发展起来的备受人们关注的一种有机污染物氧化去除新技术，它是指利用反应中产生的强氧化性的羟基自由基·OH作为主 要氧化剂，氧化分解和矿化水中有机物的氧化方法。
    高级氧化方法及作用机理是通过不同途径产生·OH，高级氧化 技术是以产生·OH为标志。
   下表列出了在水处理过程中通常使用的几种氧化剂的氧化还原电位，很明显， ·OH具有最强的氧化能力。

   臭氧高级氧化技术特点

   氧化能力强O3高级氧化产生的·OH是一种极强的化学氧化剂(氧化还原电位2.80eV)，除氟外，·OH的氧化能力要大大高于普通化学氧化剂。反应速率大。

   臭氧高级氧化技术特点
（1）选择性小
O3会优先与反应速度快的物质进行反应，而·OH与不同有机物反应速率常数相差较小，选择性很小，不会出现一种物质得到降解而另一种物质几乎没有反应。
（2）寿命短
羟基自由基·OH是O3高级氧化过程中生成具有高度活性的中间产物，虽然不同环境其存在时间有一定差别，但一般都小于10-4s。
（3）处理效率高、不产生二次污染
尽管·OH的寿命较短，因其反应速率常数大、氧化能力强，处理效率高。不产生三卤甲烷类副产物(THMS)、溴代有机化合物及溴酸盐等致癌物质。
   臭氧高级氧化技术的机理
· OH与有机物反应生成有机自由基，有机自由基与氧分子碰撞生成过氧化物自由基，这些有机自由基进一步发生分解和反应。反应如下：
◆   脱氢反应
RH+·OH        R·+H2O
◆双键或三键的加成
OH+R2C=CR2        R2(OH)C-CR2·
◆电子转移
RX+·OH        OH-+RX·+
上述反应中产生的有机自由基又可能发生如下反应：
◆聚合反应
R·+R·        R-R
◆与氧分子反应
R·+O2       RO2·
   高级氧化技术通常包括以工艺:
O3/催化剂；O3/H2O2；O3/UV；O3/Fe2+； O3/Fe3+；UV/TiO2；H2O2/ Fe2+(Fe3+)/UV；
O3/H2O2/UV；O3/BAC。
    O3/催化剂
   按催化剂相态，臭氧催化氧化分为均相催化氧化和多相催化氧化。
均相催化氧化——向水溶液中加入金属离子以强化臭氧的氧化反应；
多相催化氧化——以金属氧化物或附着于载体上的金属/ 金属氧化物为催化剂的氧化反应。
  3.臭氧高级氧化技术简介

  4.《水处理用臭氧发生器》（CJ/TC22-2010）
  

    4  . 分类和规格
   4.1   分类
   4.1.1 按臭氧发生单元的结构形式，分为管式和板式。
   4.1.2 按介质阻挡放电的频率，分为工频（50Hz，60 Hz）、中频（100 Hz～1000Hz）和高频（＞1000 Hz）。

       
   4.1.3 按供气气源，分为空气型和氧气型。
   4.1.4  按冷却方式，分为水冷却和空气冷却。
   4.1.5按臭氧产量，分为小型（5g/h～100g/h）、中型（＞100g/h～1000g/h）和大型（＞1kg/h）。
  4.2   规格
  4.2.1 臭氧发生器额定臭氧产量应符合表1的规定。
  4.2.2 生产、订购应优先选用规格系列产品，特殊情况宜按相邻规格中间值选定。

 
 6.2.2应在臭氧发生器进气端配置精度不低于0.1μm的过滤装置。

 6.3 冷却水

 6.3.1 直接冷却臭氧发生器的冷却水应满足以下条件：pH值不小

于6.5且不大于8.5，氯化物含量不高于250mg/L，总硬度（以CaCO3

计）不高于450mg/L，浑浊度（散射浑浊度单位）不高于1NTU。

6.3.2 大型臭氧发生器宜采用闭式循环冷却系统。

6.4 额定技术指标

臭氧发生器的额定技术指标按标准状态（NTP）计算，应符合表3的规定。

 5.臭氧发生器的选型路线
 臭氧发生量的确定

 臭氧投加浓度——C：g/m3，通过中试或小试

 每小时处理水量——Q：m3/h

 臭氧发生量：D=C×Q

 臭氧发生器选型原则

 兼顾安全性、合理性、经济性的原则：

 考虑在极端水质、水量下臭氧发生量能够满足要求

 考虑在极端工况下臭氧发生量能够满足要求

 最低臭氧需求量条件下能在设备性能曲线下可靠调节

 设备备用方式——软备用或硬备用

 例如臭氧需求量在24kg/h

 一用一备： 2Х24kg/h；两用一备：3Х12kg/h；软备：2Х18kg/h
6.选购臭氧发生器的五大误区
    1）迷信进口设备
  
（2）以频率高低评判臭氧发生器
    a)频率、电压与臭氧产量、电耗的关系
   
  
   b)决定功耗、效率的因素
    放电气隙、放电介质特性、电源频率及电压与负载的匹配c)相关分析 在固定放电电压条件下，提高频率会引起放电功率和臭氧产量增加，其比值才为功耗（效率）指标，因此，“高频臭氧产生效率高”的宣传，属误导市场的欺骗行为。
（3）以可控硅和IGBT变频器件评判臭氧设备的优劣
   a)可控硅与IGBT各自的特点
   

   b)相关建议
    臭氧发生器是涉及机械、电气、材料、结构、加工精度等因素一个复杂的、相互作用的系统，应关注整机的性能，技术指标和稳定性是臭氧发生器优劣的评判标准，而仅关注某一个器件的特点，容易得出狭隘的结论。
（4）空气源比氧气源臭氧设备运行费用低
   a)概念的根源
空气源只耗电，氧气源还要购买氧气，所以空气源运行费用低。真的是这样吗？
    b)空气源与氧气源臭氧发生器的比较

序号 气源 1kg臭氧消耗 1kg臭氧费用 投资 稳定性 1 空气源 14kWh+5kWh 14.25元 大 受空气处理系统稳定 性、气源质量影响大 2 氧气源 7.5kWh+10kgO3 12.75元 低 气源质量稳定

 （5）臭氧发生间界区的防爆问题
     a)《室外给水设计规范》（GB50013-2006）第9.9.19条“在设有臭氧发生器的建筑内，用电设备必须采用防爆型 ”。
     b) 《生活饮用水净化用臭氧系统设备选型指南》， “十一五”项目编写，通过建设部组织专家审查，2013年7月公开发行。《指南》P51 明确说明“臭氧爆炸是被高度关注的问题，只有在臭氧浓度高达225- 300g/m3（15-20%，w/w）爆炸才有可能。对此科学文献早有论述，最近日本标准也已确认。因此，在200g/m3以下浓度，发生器及相关设备应用臭氧不存在爆炸危险也无需按防爆标准设计、生产。”
    c)设计单位应对：空气源不存在防爆问题；氧气源将臭氧电源柜车间与臭氧发生室车间隔离，臭氧发生室车间照明防爆；氧气为助燃气体， 周围不得有挥发型有机物存在，臭氧用变压器不能采用油浸式（有漏油、燃烧、爆炸风险）。
     
  
 7.臭氧系统运行中常见的问题及分析
         a)控制原理
        适用气源：纯氧气源。由于水量水质变化，需要调节臭氧系统的产量，则PLC按照设定浓度计算出氧气流量进行调节，实际浓度出现偏离，则臭氧发生进行功率调节以达到设定浓度。优点：节约氧气用量。
      b)存在问题
       如果臭氧浓度监测仪出现故障率或产生漂移，则“恒定臭氧浓度，调节氧气流量”控制方式难以实现。
      c)解决方式
       采用“恒定氧气流量，调节臭氧浓度” 的就地控制方式。缺点：浪费氧气。
      d)优化方案
      备用“臭氧产量对应功率、氧气流量”的开环控制方式，需对臭氧产量、功率、气量进行曲线测试，并置入PLC，根据经验数据进行调节。在出现臭氧浓度监测仪故障时，采用该备用的控制方式，使臭氧浓度监测仪不参与控制。
  （ 2）根据水中余臭氧自动调节臭氧产量难以实现
     a)控制原理
        根据水中溶解的臭氧浓度，调节臭氧的投加量，即调节臭氧系统的发生量。
     b)存在问题
        在污水中臭氧反应、分解速度快，难以监测出臭氧浓度；即使在给水处理中，水溶臭氧浓度数值小（0.05-0.2ppm）显示数值波动较大，臭氧设备功率调节频繁；探头易受污染，仪表的精度、快速响应、重复性等出现一定问题，准确性差，需发至国外厂家校正；受臭氧投加点、接触时间、水量等多个参量影响，采用这种方式实现自动控制几乎是不可行的。
     c)建议
        在设计和运行时，水溶臭氧浓度仅作为查考数值，不参与控制。
  （3）外循环冷却水的问题

（4）臭氧接触内的泡沫问题
      a)泡沫产生的原因
       水中磷酸盐、表面活性剂和脂肪酸含量过高，再加上臭氧曝气，在臭氧接触池顶部的空间会产生大量的泡沫。
      b)泡沫的危害
泡沫进入臭氧尾气破坏器，影响催化剂和加热管的寿命；双向呼吸阀有泡沫溢出，尾气中的臭氧外泄。
      c)解决方法
根据小试、中式注意泡沫的产生量，增大设计臭氧接触池内水面上的空间；尾气破坏器的进气管道，设置可靠的除泡器。
（5）工况条件带来的影响
    a)冷却水温度
冷却水温度超过30℃，会造成电耗的增高和稳定性降低
   b)臭氧设备间温度
环境温度40 ℃ ，机柜温度上升到55 ℃以上，造成电气元件的稳定性变差
   c)气源露点、粉尘、有机气体
发生效率降低，电耗增加，介质管被击穿的几率增加
  d)环境中的腐蚀性气体
电路控制板、仪器、仪表受到危害，空压机、冷干机易被腐蚀、损坏。
（6）空气处理系统的问题
采用空气源或现场制氧气源，除增加投资外还存在以下问题：
   a)潜在故障点增多
与纯氧气源比较，空气源或现场制氧气源会增加空气压缩、干 燥、除尘、除油等工艺设备，一旦某一环节出现问题，影响整个臭氧系统运行。
   b)压缩机的含油量
进口无油压缩机价格昂贵，用户难以接受；国产微油压缩机出气含油量高，较短短时间造成过滤器失效、发生室清洗。
   c)环境腐蚀性气体
环境中的酸性气体对空压机、冷干机等设备密封性和寿命影响较大。
（7）尾气中的酸性气体对臭氧破坏器的腐蚀
    a)酸性气体的来源
工业园区污水中含大量化工类废水，经臭氧曝气后挥发出大量酸性气体。
   b)对臭氧尾气破坏器的危害
臭氧尾气破坏器一般采用加热-催化连用的方式，酸性气体会腐蚀加热管和尾气破坏器的叶轮、轴承、密封件，设备频繁出 现故障。
   c)解决方法
调节水的pH值；或者，在尾气进入破坏器前，设置碱液吸收装 置。
8.臭氧工程案例及现场——市政给水处理

臭氧的作用：
u 分解生物难降解的有机和无机污染物，如苯、酚及其衍生物，氰化物、硫化
物、锰、铁和腐殖酸，杀虫剂、除草剂；
u 杀灭抗氯性“两虫”、细菌、病毒、藻类；脱色、除臭、降低浊度；
u 分解内分泌干扰物，避免卤代烃、氯胺等致癌物质的产生；
u 提高水中DO（溶解氧）浓度，将大分子有机物降解为小分子，提高后续BAC 对COD和氨氮的降解效率和持久性。



  臭氧氧化工艺：
u 一般用于出水末端，进一步
降低COD、脱色，确保出水指标。
u 一级B到一级A的提标改造， 采用臭氧+过滤工艺可以实现。
u 中水回用采用该工艺，用于脱色和除臭。

    臭氧的作用：
u 进一步降解难生化的有机物；
u 降低出水的色度、浊度；
u 杀灭水中的大肠杆菌、病毒；
u 去除水中的臭味。
   
8.臭氧工程案例及现场——工业废水处理

8.臭氧工程案例及现场——烟气脱硝处理