技術(shù)名稱

大功率板式臭氧發(fā)生器及其污水深度處理技術(shù)與裝備

技術(shù)依托單位

北京科慧德自動化技術(shù)有限公司

適用范圍

飲用水深度處理、污水處理、黑臭水體治理臭氣氧化降解、高濃度有機廢水預(yù)處理、難降解污水深度凈化、殺菌消毒等領(lǐng)域。

技術(shù)內(nèi)容

一、基本原理

臭氧是一種具有極強氧化能力和殺菌能力的無污染強氧化劑，主要作用是氧化分解、殺菌殺毒和脫色除味。臭氧的氧化能力極強，且反應(yīng)產(chǎn)物是氧氣，是一種高效清潔的強氧化劑。板式臭氧發(fā)生器以放電小單元為基本組合單位，由 1-25 個放電單元組合為不同產(chǎn)能的反應(yīng)堆，由 1-3 個反應(yīng)堆形成單機主體，由多個單機主體可形成主機陣列形成超大型臭氧發(fā)生器。具有臭氧濃度高、能耗低、體積小、組合方便、運行可靠、維修方便等特點。通過調(diào)整產(chǎn)品的頻率、組合單元數(shù)量等技術(shù)參數(shù)可用于環(huán)保領(lǐng)域的各個場合。系統(tǒng)包括臭氧發(fā)生器、檢測儀器儀表、PLC與電氣控制模塊，冷卻水裝置、供氣氣源、臭氧投加裝置、尾氣處理與回收裝置等.其中臭氧發(fā)生器包括電源模塊以及放電室模塊。系統(tǒng)框架如下圖所示。

二、工藝流程

大功率板式臭氧發(fā)生器系統(tǒng)包括臭氧氣體和被處理水接觸的接觸池，把臭氧氣體變成微小氣泡的鈦合金微孔擴散器，安裝微孔擴散器并向所有的微孔擴散器均勻提供臭氧氣體的布氣導(dǎo)管，調(diào)節(jié)臭氧氣體流量的閥門及流量計，雙向透氣安全閥、調(diào)節(jié)閥、消泡除霧器及各種控制監(jiān)測儀表等主要設(shè)備。

污水深度處理單元自二沉池出水到臭氧接觸池，進行臭氧投加。系統(tǒng)運行生成臭氧后，通過臭氧發(fā)生器連接的臭氧濃度檢測儀監(jiān)測臭氧濃度，通過氣路的臭氧管道輸送到污水處理區(qū)域的臭氧投加裝置。臭氧接觸池出水段安裝液相臭氧濃度檢測儀，檢測并控制主臭氧投加量。臭氧接觸池裝設(shè)尾氣臭氧濃度檢測儀，以監(jiān)測臭氧吸收率。

三、關(guān)鍵技術(shù)

1、獨特的板式結(jié)構(gòu)：發(fā)生器的放電室是板式結(jié)構(gòu)，板式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于容易實現(xiàn)模具化生產(chǎn)、高精度加工、面與面間緊密結(jié)合的小體積結(jié)構(gòu)，便于維修保養(yǎng)，各個部件都可獨立互換、且性能不受影響。為模塊化化提供了可靠保證。

2、安全性高：臭氧發(fā)生器放電室采用非壓力容器設(shè)計，在氣壓大于等于0.1MP可安全正常工作，不會有爆炸現(xiàn)象產(chǎn)生；所有放電單元不需要放置于壓力容器中，為實現(xiàn)靈活調(diào)整臭氧產(chǎn)量的目標打下了基礎(chǔ)。

3、可靠性、穩(wěn)定性高、模塊化：采用模塊化的整體技術(shù)方案是目前最為安全、可靠、穩(wěn)定的解決方案，較之傳統(tǒng)的大功率電源設(shè)計，不會在部分放電單元故障時出現(xiàn)系統(tǒng)停機現(xiàn)象，獨立對應(yīng)電源設(shè)計，即使在某個放電單元模塊出現(xiàn)故障時，也不會使整個臭氧發(fā)生器癱瘓 。

 4、臭氧濃度不衰減：臭氧發(fā)生器的放電通道表面采用了特殊的陶瓷化處理工藝，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料相比，在長期連續(xù)運行過程中，陶瓷化處理的放電通道表面不會形成金屬氧化物，不會被等離子體腐蝕。臭氧濃度不會衰減。放電電極全陶瓷化處理，無等離子腐蝕產(chǎn)生，臭氧濃度不下降，性能指標穩(wěn)定。

5、運行成本低：臭氧發(fā)生器采用高頻電源，通過提高頻率減小了變壓器的體積，從而減小了變壓器本身的損耗，更好地實現(xiàn)了節(jié)能降耗。 預(yù)期功率因數(shù)可以達到0.99。單位功耗優(yōu)于同類產(chǎn)品水平。在濃度150mg/l時，預(yù)期單位電耗小于7.0kw，與傳統(tǒng)管式臭氧發(fā)生器相比，節(jié)電可達20~30%。

6、無需冗余備份：常規(guī)方案為N+1，即為實際需要量加上備用量，本方案為N+0，即為只需要實際使用量，不需要備用量，可以為用戶節(jié)省采購成本。

四、水污染防治效果

以2.4萬噸/天工業(yè)污水深度處理為例，采用臭氧產(chǎn)量為50kg/H的臭氧發(fā)生器，每立方污水投加量為50克，一公斤臭氧的電耗為9.8KW/h（包含制氧機）,該污水廠用的是自備電廠的電，電價為0.5元每度，處理一立方污水的費用為9.8×0.5÷20=0.245元。每小時可以處理水量為1000m3,每小時的運行費用為9.8×0.5×50=245元，一天的運行費用為245×24=5880元。

臭氧濃度在140-160mg/L之間，經(jīng)過絮凝沉淀和生化反應(yīng)后，臭氧反應(yīng)池進水的色度基本維持在90~110倍左右，臭氧的投加量平均為50~60g/m3，出水色度基本維持在30倍左右，進水的COD 平均在60mg/L左右，出水COD降至30~40mg/L。

技術(shù)來源和知識產(chǎn)權(quán)

本技術(shù)系自主研發(fā)，具有全套自主知識產(chǎn)權(quán)，共獲得國家專利8項。

專利：

整定臭氧發(fā)生裝置輸出功率的方法及裝置 ZL201610394828.9

催化式臭氧尾氣破壞器，ZL201520616064.4

高效模塊化平板式臭氧發(fā)生放電單元 ZL201520300591.4

一種一體化集成污水處理裝置, ZL201620765161.4

一種臭氧投加水處理實驗裝置，ZL201620766009.8

專用臭氧發(fā)生器高壓電極盒，ZL201520616063.X

新型模塊化板式等離子臭氧發(fā)生器，ZL201520616062.5

一種容性負載高頻高壓電源，ZL201620764846.7

獲獎：

2016年北京市科技進步二等獎（新型環(huán)保關(guān)鍵控制技術(shù)與大功率高效板式臭氧發(fā)生器研發(fā)及應(yīng)用）

2016年中國儀器儀表學(xué)會科技成果獎（“微間隙板式臭氧發(fā)生器及諧振電源關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”）

示范應(yīng)用情況

目前，該技術(shù)成果已在污水處理廠深度處理和黑臭水體整治領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在廣東、江蘇、黑龍江、北京形成一批示范工程項目，用于污水深度處理規(guī)模達到10萬m3/d，以及佛山市黑臭水體治理項目，對于提升出水水質(zhì)和改善水環(huán)境均取得了良好的應(yīng)用效果。

典型案例

編輯：趙凡