室外給水設計 (52) 臭氧凈水

第第頁共7頁經驗，每次設備停運保養(yǎng)和故障修復的時間一般不會超過2d,故對備用液氧儲罐的最小儲存量提出了不應少于2d氧氣用量的規(guī)定。雖然備用液氧儲罐啟用時其所供氧氣純度不屬最佳，但由于其使用機會很少，為了降低設備投資和簡化設備系統(tǒng)，一般不考慮備用加氮氣或空氣設備。對氣源品種及氣源裝置型式選擇的規(guī)定。就制取臭氧的電耗而言，以空氣為氣源的最高，制氧機供氧氣的其次，液氧最低。就氣源裝置的占地而言，空氣氣源的較氧氣氣源的大。就臭氧發(fā)生的濃度而言，以空氣為氣源的濃度只有氧氣氣源的1/5?1/3。就臭氧發(fā)生管、輸送臭氧氣體的管道、擴散臭氧氣體的設備以及臭氧尾氣消除裝置規(guī)模而言，以空氣為氣源的比氧氣的大很多。就設備投資和日常管理而言，空氣的氣源裝置均需由用戶自行投資和管理，而氧氣氣源裝置通?？捎捎脩粝虼笮凸馍套赓U并委托其負責日常管理。雖然氧氣氣源裝置較空氣氣源裝置具有較多優(yōu)點，但其設備的租賃費、委托管理費以及氧氣的采購費也很高，且設備布置受到消防要求的限制。因此，采用何種供氣氣源和氣源裝置必須綜合上述多方面的因素，作技術經濟比較后確定。據調查，一般情況下，空氣氣源適合于較小規(guī)模的臭氧發(fā)生量，液氧氣源適合于中等規(guī)模的臭氧發(fā)生量，制氧機氣源適合于較大規(guī)模的臭氧發(fā)生量。關于供應空氣的氣源裝置設置位置的規(guī)定。由于臭氧發(fā)生裝置對所供空氣的質量要求較嚴格，且有一定的壓力要求，過遠的氣體輸送增加了管道中雜質對已經過處理的氣體再污染的潛在危險，且空壓機的供氣能耗會增加，因此，本條文作出相關規(guī)定。關于供應氧氣的氣源裝置設置地點及氧氣輸送管道敷設的規(guī)定。由于供給臭氧發(fā)生裝置的氧氣質量已經符合要求，過遠的氣體輸送增加了管道中雜質污染氣體的潛在威脅，且氧氣輸送距離過長存在發(fā)生火災的隱患。此外，現(xiàn)行國家標準《氧氣站設計規(guī)范》GB50030中對氧氣站及管道的設計作出了相應規(guī)定。因此，出于生產安全和消防安全的考慮，提出相關規(guī)定。對氣源裝置設置條件的規(guī)定。以空氣或制氧機為氣源的氣源裝置中產生噪聲的設備較多，因此應將其設在室內。而以液氧儲罐為氣源的氣源裝置中產生噪聲的設備較少，且儲存液氧的儲罐高度較高，考慮到運送液氧的槽罐車向儲罐加注液氧時的操作方便，因此一般設置在露天，并要求對部分產生噪聲的設備采取降噪措施。m臭氧發(fā)生裝置關于臭氧發(fā)生裝置最基本組成的規(guī)定。臭氧發(fā)生器的供電及控制設備，一般都作為專用設備與臭氧發(fā)生器配套制造和供應。冷卻設備用以對臭氧發(fā)生器及其供電設備進行冷卻，既可以配套制造供應，也可根據不同的冷卻要求進行專門設計配套。臭氧和氧氣泄漏探測及報警設備，用以監(jiān)測設置臭氧發(fā)生裝置處環(huán)境空氣中可能泄漏出的臭氧和氧氣的濃度，并對泄漏狀況作出指示和報警，其設置數量和位置應根據設置臭氧發(fā)生裝置處具體環(huán)境條件確定。關于臭氧發(fā)生裝置產量及備用能力設置的規(guī)定。為了保證臭氧處理設施在最大生產規(guī)模和最不利水質條件下的正常工作，臭氧發(fā)生裝置的產量應滿足最大臭氧加注量的需要。用空氣制得的臭氧氣體中的臭氧濃度一般為2%?3%,且臭氧濃度調節(jié)較困難。當某臺臭氧發(fā)生器發(fā)生故障時，很難通過提高其他發(fā)生器的產氣濃度來維持整個臭氧發(fā)生裝置的產量不變。因此，要求以空氣為氣源的臭氧發(fā)生裝置中應設置硬備用的臭氧發(fā)生器。用氧氣制得的臭氧氣體中的臭氧濃度一般為6%?14%,且臭氧濃度調節(jié)非常容易。當某臺臭氧發(fā)生器發(fā)生故障時，既可以通過啟用已設置的硬備用發(fā)生器來維持產量不變，也可通過提高無故障發(fā)生器的產氣濃度來維持產量不變。采用硬備用方式,可使臭氧發(fā)生器正常工作時的產氣濃度和氧氣的消耗量處于較經濟的狀態(tài),但設備的初期投資將增加。采用軟備用方式,設備的初期投資可減少,但當臺數較少時,有可能會使裝置正常工作時產氣濃度不處于最佳狀態(tài),且消耗的氧氣將增加。因此,需通過技術經濟比較來確定。關于臭氧發(fā)生裝置的設置地點及設置環(huán)境的規(guī)定。臭氧的腐蝕性極強,泄漏到環(huán)境中對人體、設備、材料等均會造成危害,其通過管道輸送的距離越長,出現(xiàn)泄漏的潛在危險越大。此外,臭氧極不穩(wěn)定,隨著環(huán)境溫度的提高將分解成氧氣,輸送距離越長,其分解的比例越大,從而可能導致到投加點處的濃度達不到設計要求。因此,要求臭氧發(fā)生裝置應盡可能靠近臭氧接觸池。當凈水工藝中同時設有預臭氧和后臭氧接觸池時,考慮到節(jié)約輸送管道的投資,其設置地點除了應盡量靠近各用氣點外,更宜靠近用氣量較大的臭氧接觸池。據調查,在某些工程中,當預臭氧和后臭氧接觸池相距較遠時,也有分別就近設置兩套臭氧發(fā)生裝置的做法,但這種方式將大為增加工程的投資,一般不宜采用。根據臭氧發(fā)生器設置的環(huán)境要求,規(guī)定必須設置在室內。雖然臭氧發(fā)生裝置中配有專用的冷卻設備,但其工作時仍將產生較多的熱量,可能使設置臭氧發(fā)生裝置的室內環(huán)境溫度超出臭氧發(fā)生裝置所能承受的限度。因此,應根據具體情況設置通風設備或空調設備,以保證室內環(huán)境溫度維持在臭氧發(fā)生裝置所要求的環(huán)境溫度以下。對設有臭氧發(fā)生器建筑內的用電設備的安全防護類型作出的規(guī)定。W臭氧氣體輸送管道關于確定輸送臭氧氣體管道的直徑及適用材料的規(guī)定。關于輸送臭氧氣體的埋地管敷設和室外管隔熱防護的規(guī)定。由于臭氧泄漏到環(huán)境中危害很大,為了能在輸送臭氧氣體的管道發(fā)生泄漏時迅速查找到泄漏點并及時修復,輸送臭氧氣體的埋地管一般不應直接埋在土壤或結構構造中,而應設在專用的管溝內,管溝上設活動蓋板,以方便查漏和修復。輸送臭氧氣體的管道均采用不銹鋼管,管材的導熱性很好,因此,在氣候炎熱的地區(qū),設在室外的管道（包括設在管溝內）很容易吸收環(huán)境空氣中的熱量,導致管道中的臭氧分解速度加快。因此,要求在這種氣候條件下對室外管道進行隔熱防護。V臭氧接觸池關于臭氧接觸池最少個數的規(guī)定。在運行過程中，臭氧接觸池有時需要停池清洗或檢修。為不致造成水廠停產，故規(guī)定了臭氧接觸池的個數或能夠單獨排空的分格數不宜少于2個。關于臭氧接觸池接觸時間的規(guī)定。工藝目的和待處理水的水質情況不同，所需臭氧接觸池接觸時間也不同。一般情況下，設計采用的接觸時間應根據對工藝目的、待處理水的水質情況進行分析，通過一定的小型或中型試驗或參照相似條件下的運行經驗來確定。關于臭氧接觸池的構造要求以及尾氣排放管和自動氣壓釋放閥設置的規(guī)定。為了防止臭氧接觸池中少量未溶于水的臭氧逸出后進入環(huán)境空氣而造成危害，臭氧接觸池必須采取全封閉的構造。注入臭氧接觸池的臭氧氣體除含臭氧外，還含有大量的空氣或氧氣。這些空氣或氧氣絕大部分無法溶解于水而從水中逸出。其中還含有少量未溶于水的臭氧，這部分逸出的氣體也就是臭氧接觸池尾氣。在全密閉的接觸池內，要保證來自臭氧發(fā)生裝置的氣體連續(xù)不斷地注入和避免將尾氣帶入到后續(xù)處理設施中而影響正常工作，必須在臭氧接觸池頂部設置尾氣排放管。為了在接觸池水面上形成一個使尾氣集聚的緩沖空間，池內頂宜與池水面保持0.5?0.7m的距離。隨著臭氧加注量和處理水量的變化，注入接觸池的氣量及產生的尾氣也將發(fā)生變化。當出現(xiàn)尾氣消除裝置的抽氣量與實際產生的尾氣量不一致時，將在接觸池內形成一定的附加正壓或負壓，從而可能對結構產生危害和影響接觸池的水力負荷，因此，必須在池頂設自動氣壓釋放閥，用于在產生附加正壓時自動排氣和產生附加負壓時自動進氣。關于臭氧接觸池水流形式、導流隔板設置以及出水方式的規(guī)定。由于制取臭氧的成本很高，為使臭氧能最大限度地溶于水中，接觸池水流宜采用豎向流形式，并設置豎向導流隔板。在處于下向流的區(qū)格的池底導入臭氧，從而使氣水作相向混合，以保證高效的溶解和接觸效果。在與池頂相連的導流隔板頂部設置通氣孔是為了讓集聚在池頂上部的尾氣從排放管順利排出。在與池底相連的導流隔板底部設置流水孔是為了清洗接觸池之用。雖然接觸池內的尾氣可通過尾氣排放管排出，但水中仍會含有一定數量的過飽和溶解的空氣或氧氣。該部分氣體隨水流進入后續(xù)處理設施會自水中逸出并造成不利影響，如在沉淀或澄清中產生氣浮現(xiàn)象或在過濾中產生氣阻現(xiàn)象。因此，接觸池的出水一般宜采用薄壁堰跌水出流的方式，以使水中過飽和溶解氣體在跌水過程中吹脫，并隨尾氣一起排出。關于預臭氧接觸池設計參數的規(guī)定。根據臭氧凈水的機理，在預臭氧階段擬去除的物質大多能迅速與臭氧反應，去除效率主要與臭氧的加注量有關，接觸時間對其影響很小。據調查國外的相關應用實例，接觸時間大多數采用2min左右。但若工藝設置是以除藻為主要目的的，則接觸時間一般應適當延長到5min左右或通過一定的試驗確定。預臭氧處理的對象是未經任何處理的原水，原水中含有一定的顆粒雜質，容易堵塞微孑L曝氣裝置。因此，臭氧氣體宜通過水射器抽吸后與動力水混合，然后再注入到進水管上的靜態(tài)混合器或通過專用的大孔擴散器直接注入池內。由于預臭氧接觸池停留時間較短和容積較小，故一般只設一個注入點。由于原水中含有的顆粒雜質容易堵塞抽吸臭氧氣體的水射器，因此，一般不宜采用原水作為水射器動力水源，而宜采用沉淀（澄清）或濾后水。當受條件限制而不得不使用原水時，應在水射器之前加設兩套過濾裝置，一用一備。4根據對國內外有關應用實例的調查，接觸池水深一般為4?6m。由于接觸池的池深較深，考慮到若導流隔板間距過小，不易土建施工和擴散器的安裝維護以及停池后的清洗，故規(guī)定了導流隔板的凈距一般不宜小于0.8m。接觸池出水端設置余臭氧監(jiān)測儀是為了檢測臭氧的投加率是否合理，以及考核接觸池中的臭氧吸收效率。.9.27關于后臭氧接觸池設計參數的規(guī)定。據調查，后臭氧接觸池根據其工藝需要，一般至少由二段接觸室串聯(lián)而成，其中第一段接觸室主要是為了滿足能與臭氧快速反應物質的接觸反應需要，以及保持其出水中含有能繼續(xù)殺滅細菌、病毒、寄生蟲和氧化有機物所必需的臭氧剩余量的需要。后續(xù)接觸室數量的確定則應根據待水處理的水質狀況和工藝目的來考慮。當以殺滅細菌和病毒為目的時，一般宜再設一段。當以殺滅寄生蟲和氧化有機物（特別是農藥）為目的時，一般宜再設兩段。每段接觸室包括布氣區(qū)和后續(xù)反應區(qū)，并由豎向導流隔板分開，是目前國內外較普遍的布置方式，故作此規(guī)定。3規(guī)定后臭氧接觸池的總接觸時間宜控制在6?15min之間，是基于對國內外的應用實例的調查所得，可作為設計參考。當條件許可時，宜通過一定的試驗確定。規(guī)定第一段接觸室的接觸時間一般宜為2min左右也是基于對有關的調查和與預臭氧相似的考慮所得出。一般情況下，進入后臭氧接觸池的水中的懸浮固體大部分已去除，不會對微孔曝氣裝置造成堵塞，同時考慮到后臭氧處理的對象主要是溶解性物質和殘留的細菌、病毒和寄生蟲等，處理對象的濃度和含量較低，為保證臭氧在水中均勻高效地擴散溶解和與處理對象的充分接觸反應，臭氧氣體一般宜通過設在布氣區(qū)底部的微孔曝氣盤直接向水中擴散。為了維持水在整個接觸過程中必要的臭氧濃度，規(guī)定氣體注入點數與接觸室的設置段數一致。每個曝氣盤在一定的布氣量變化范圍內可保持其有效作用范圍不變?？紤]到總臭氧加注量和各段加注量變化時，曝氣盤的布氣量也將相應變化。因此，曝氣盤的布置應經過對各種可能的布氣設計工況分析來確定，以保證最大布氣量到最小布氣量變化過程中的布氣均勻。由于第一段接觸室需要與臭氧反應的物質含量最多，故規(guī)定其布氣量宜占總氣量的50％左右。接觸池設計水深范圍的規(guī)定是基于對有關的應用實例調查所得出。對布氣區(qū)的深度與長度之比作出專門規(guī)定是基于對均勻布氣的考慮，其比值也是參照了相關的調查所得出。由于接觸池的池深較深，考慮到若導流隔板間距過小，不易土建施工和曝氣盤的安裝維護以及停池后的清洗，故規(guī)定了導流隔板的凈距一般不宜小于0.8m。接觸池出水端設置余臭氧監(jiān)測儀是為了檢測出水中的剩余臭氧濃度，控制臭氧投加率，以及考核接觸池中的臭氧吸收效率。W臭氧尾氣消除裝置關于臭氧尾氣消除裝置設備基本組成的規(guī)定。一般情況下，這些設備應是最基本的。其中尾氣輸送管用于連接剩余臭氧消除器和接觸池尾氣排放管；尾氣中臭氧濃度監(jiān)測儀用于檢測尾氣中的臭氧含量和考核接觸池的臭氧吸收效率；尾氣除濕器用于去除尾氣中的水分，以保護剩余臭氧消除器；抽氣風機為尾氣的輸送和處理后排放提供動力；經處理尾氣排放后的臭氧濃度監(jiān)測及報警設備用于監(jiān)測尾氣是否能達到排放標準和尾氣消除裝置工作狀態(tài)是否正常。關于臭氧尾氣中剩余臭氧消除方式的規(guī)定。電加熱分解消除是目前國際上應用較普遍的方式，其對尾氣中剩余臭氧的消除能力極高。雖然其工作時需要消耗較多的電能，但隨著熱能回收型的電加熱分解消除器的產生，其應用價值在進一步提高。催化劑接觸催化分解消除，與前者相比可節(jié)省較多的電能，設備投資也較低，但需要定期更換催化劑，生產管理相對較復雜。活性炭吸附分解消除目前主要在日本等國家有應用，設備簡單且投資也很省，但也需要定期更換活性炭和存在生產管理相對復雜等問題。此外，由于以氧氣為氣源時尾氣中含有大量氧氣，吸附到活性炭之后，在一定的濃度和溫度條件下容易產生爆炸，因此，規(guī)定在這種條件下不應采用活性炭消除方式。關于臭氧尾氣消除裝置最大設計氣量和對抽氣量進行調節(jié)的規(guī)定。臭氧尾氣消除裝置最大處理氣量理