臭氧在自来水厂深度处理中的设计与应用

黄新平

摘 要：为了达到良好的处理目标，自来水厂需要应用臭氧进行深度处理，确保水源质量得到改善。本文首先分析自来水处理应用臭氧的基础原理，随后深入研究其设计应用方式，以供参考。

关键词：臭氧应用;自来水处理;设计规划

0 引言

臭氧深度处理属于自来水厂的常见应用技术，其能够有效改善出厂水质情况，避免出现不良问题。为了达到最佳应用效果，需要针对臭氧的处理原理进行分析，并明确相关设计应用方式，确保其能够在后续实施过程中充分发挥基础功能，提高出厂水质，达到理想的运转目标。

1 自来水处理应用臭氧的基础原理

常规情况下，臭氧遇到水源后会发生两种主要化学反应。第一种化学反应为氧化类别，其能够对水源内部的相关物质进行选择性反应，包括苯酚、胺类、乙醇等。此类反应的选择性相对较强，整体处理速度较为缓慢。第二种化学反应为羟基自由基类别，这种反应会基于裂化原理进行，整体速度较快，氧化性较为强烈。同时，这一化学反应会产生大量单原子氧气，进而杀灭水源内部的寄生虫、有害细菌等，属于优秀的净化反应[1]。当前，自来水处理较为常用的技术为臭氧活性炭联合处理类型，这一技术需要在活性炭池内部加入对应的臭氧，并使其能够在接触反应过程中产生剧烈的氧化效果，快速分解水源内部存在的有害物质。通过这些方式，分解大分子物质使其能够被转变为小分子。剩余的小分子会被活性炭吸收，或直接受到氧化反应而分解。通过这种方式，能够最大限度提高水源净化的效果，并降低活性炭的消耗速度，实现改善水源质量的目标。

2 自来水厂应用臭氧深度处理的设计应用方式

2.1 气源气系统

在自来水厂应用臭氧进行深度处理的过程中，需要采取有效的方案，规划臭氧产生系统。这一系统中，气源气属于较为关键的部分。通常情况下，臭氧需要利用氧气与空气进行处理。而氧气本身存在两种来源，即液态氧与直接制氧。在选择气源气的过程中，应当重视产生臭氧需要消耗的基础成本，包括电力成本、设备维护成本、装置租借成本等。其次，还应当对臭氧的需求量进行研究，确保其能够满足深度处理的标准。通过明确以上两方面的内容，能够提高气源气系统的设计效果，有利于臭氧深度处理应用质量的提升。

2.2 臭氧发生器

2.2.1 放电管部分

在臭氧发生器装置中，放电管具备关键性作用。如果缺少放电管，臭氧深度处理将无从谈起。通过接地管与放电管的共同配合，能够将氧气中存在的对应化学链切断，从而实现转化目标，达成产生臭氧的效果。在常规情况下，臭氧发生器内部的核心主要利用双间隙放电的方式进行处理，整体应用效果较为良好。氧气会在通过目标绝缘介质与臭氧发生接电极时出现间隙，进而产生高压放电现象，将空气电离，实现产生臭氧的目标[2]。因此，在设计放电管的过程中，应当重视相关技术的应用，确保其能够达到最佳生产效果，降低能耗级别。

2.2.2 电源与控制装置

在臭氧发生器中，电源与控制模块能够在运行阶段提供设备所需的电力，并实现开机与关机功能。电源模块内部需要应用高频电流变频装置，这一装置可以发挥整流电路的功能效果，能够实现转换三项工频电，使其以直流方式供应。同时，内部整流回路可以通过二极管或可控硅进行操作，可以利用电源控制系统调节电压状态，使其处于平稳模式，避免臭氧发生器出现异常情况。因此，在设计这一装置的过程中，应当重视高频电流变频装置的应用，确保其能够正常工作，提高臭氧发生器的运行稳定性，为后续的水源深度处理打下坚实基础。

2.3 冷却水系统

由于臭氧发生器运行过程中会产生大量热量，因此需要配置对应的散热系统。通常情况下，自来水厂深度处理应用臭氧发生器可以采用冷却水装置进行散热。这一装置能够快速疏散热量，避免臭氧发生器出现过热故障问题。冷却水系统应当具备水循环的完整组件，包括水泵、阀门、换热器等。外部循环水源可以通过水冷却系统的换热器区域释放热量，使其能够降温至常规状态，并流入臭氧发生器区域带走热量，达到良好的散热目标。因此，在设计过程中，应当重视冷却水系统的规划，确保其能够达到最佳运转效果。

2.4 臭氧投加系统

2.4.1 预臭氧投加系统

臭氧投加系统属于应用部分的核心环节，这一模块分为预投加与后投加两个分支。在应用预投加装置的过程中，需要借助水射器使臭氧能够与深度处理水源实现深度融合的目标，随后还需要采用提升泵强化基础压力。在这一流程的影响下，高压水流会逐渐进入负压力状态，进而将臭氧气体吸入水源内部，达到混合目标，有效提高净化效果。由于水射器内部普遍存在较为强劲的水压，因此可以采用扩散式喷嘴，使整体臭氧的反应速度进一步提升[3]。这一过程需要利用扩散喷嘴产生的气泡，使水流与臭氧气体的接触面积得到扩大，从而实现增加反应速度的目标。在臭氧预投加的过程中，应当设计流量控制阀门，确保其能够处于可靠操作范围内。如果条件允许，还可以加装手动控制阀门，使工作人员能够定期关闭系统，进行后续的维护操作，并有效管控进气管道内部的参数状态。通过这些方式，能够提高预臭氧投加的效果，有利于深度处理的快速开展。

2.4.2 后臭氧投加系统

后臭氧投加主要针对深度处理的水源状态进行改善，可以通过两段或三段的投加方式进行操作。这一过程中，为了强化臭氧的传导效率与净化效率，应当注重控制后续投加流程中臭氧的基础浓度。三段投加能够有效实现控制浓度的目标，有利于投放量的降低管控。在设计阶段，曝气装置需要应用不锈钢支架材料与陶瓷曝气盘进行工作，因此设计人员需要确保材料不会受到臭氧的腐蚀。通过采用不锈钢或其他应用材料，能够有效抵抗臭氧带来的腐蚀效果，有利于实现防腐目标，具有重要的设计意义。此外，设计人员应当配置手动球阀，使其能够在维护过程中对臭氧泄露进行控制，避免流入外部接触池，达到安全防护的效果，为后续的进一步处理打下坚实基础。

2.5 尾气破坏器系统

通常情况下，由于水质本身内部的多种因素影响以及扩散装置的不确定性因素，接触池区域内部的臭氧可能会出现无法完全吸收的问题。在这种情况下，为了达到良好的安全应用目标，应当针对接触池排出的气体进行额外处理，使内部臭氧浓度能够降至安全范畴，即0.05 mg/L～0.1 mg/L。设计人员可以应用高温加热或添加催化剂的方式进行处理，确保其能够得到有效净化。催化剂方式主要通过对尾气进行化学处理，实现破坏臭氧的目标。这一过程需要将温度提升至40～50摄氏度，并添加催化剂，使内部的臭氧結构能够得到破坏，达到良好的净化目标。这一方式具有较低的成本优势，但可能会导致气体毒性增加，不利于安全管控的充分落实。高温加热法需要将气体温度提升至350摄氏度，使内部臭氧能够在2秒以内完全分解，达到安全处理的目标。这一方式的实施难度较低，整体工作效果良好，但消耗能源较多。因此，自来水深度处理设计人员应当结合内部情况条件，选择合适的尾气破坏设计方式，达到理想的应用效果。

3 结束语

综上所述，自来水厂深度处理可以应用臭氧技术进行操作。在设计与应用的过程中，相关人员需要明确其结构规划方法，确保整体系统能够正常运转，为后续的进一步操作打下坚实基础，实现良好的运行目标。

参考文献：

[1]蒋瑞卿.主流臭氧设备在水厂中的应用分析[J].净水技术，2018（S1）：54-56.

[2]李金凤.关于提高臭氧在污水深度处理中利用率的探讨研究[J].化工管理，2018（8）：37.

[3]曹亚南.自来水厂臭氧活性炭深度处理工艺应用分析[J].居舍，2020（5）：41.