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      1. 行業新聞

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        臭氧在中水回用中的具體應用

        一、工業循環冷卻水的現狀

        傳統處理循環冷卻水的方法主要是加入化學藥品來抑制微生物生長和結垢,但因水中藥品和無機鹽隨水的蒸發而濃度增加,這樣必須排放部分含藥和無機鹽的冷卻水,同時及時補充清潔水。傳統處理方法帶來的問題:

        1.系統用水量增加和大量排水,間接導致水費增加;

        2.微生物的抗藥性,要求及時、適時地改變藥品;盡管如此,結垢問題、生物膜、軍團菌三大問題還是不能徹底解決;

        前二項,導致系統需要長期操作和維護的費用增加;隨著中國GPT的增長,環境保護及其執行法規標準一再提高,直接涉及的有:

        1.給水、排水、排污水都須交納稅費,且費用逐步提高;

        2.含有化學藥品、致病細菌等的循環冷卻水(不經過處理的水),不得直接排放。

        復雜的技術和管理,要求操作人員的從業水平較高。我國的各行業使用循環冷卻水量巨大,更可怕的是其中帶有致病菌使接觸人群處于危險之中。

        二十一世紀的科學技術水平以及發展,帶來較為成熟的水處理技術——臭氧的應用。

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        二、臭氧在工業循環冷卻水中應用的前景分析

        循環冷卻水在工業上很普遍,如發電廠、化肥廠、化工廠等。近幾年興起的中央空調設備也離不開循環水。由于在循環冷卻水中發現了一種對人體危害極大的格蘭氏陰性病原體,使人們越來越關注循環冷卻水的處理工藝。

        70年代末,美國進行了大量循環冷卻水臭氧處理研究,證明臭氧具有緩蝕、阻垢、殺菌、滅藻、節水、無污染等諸多優點,且處理費用低于傳統方法,所以臭氧處理循環冷卻水具有廣闊的前景。

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        三、臭氧在工業特環冷卻水中應用的優越性

        水中的Ca2+ 、Mg2+ 、Cl-等離子,溶解固體和懸浮物相應增加,空氣中污染物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器物料泄露等均可進入循環冷卻水,使循環冷卻水系統中的設備和管道腐蝕、結垢,造成換熱器傳熱效率降低,過水斷面減少,甚至使設備管道腐蝕穿孔。污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕,而腐蝕產品又形成污垢,要解決循環冷卻水系統中的這些問題,必須進行綜合治理。臭氧產品已在國內電子、電力、飲料、制藥行業廣泛應用,質量達到國外同行業90年代水平。

        臭氧可以作為唯一的處理藥劑來替代其它的處理冷卻水處理劑,它能阻垢、緩蝕、殺菌、能使冷卻水系統在高濃縮倍數甚至在零排污下運行,從而節水節能,保護水資源;同時臭氧冷卻水處理不存在任何環境污染。國外應用臭氧進行循環水處理已經取得了成功,而我國在這個領域卻是空白。

        美國能源部、戰略環境研究和發展計劃、聯邦技術警示局、新技術示范項目等國家單位長期追蹤,并從54個節能新技術的市場實踐研究結果中篩選出來。美國能源部對此項技術的總體評價:用臭氧對冷卻塔進行維護處理在節省操作和維護費用方面都具有很大的潛力,原因是:

        1.殺生作用:少量臭氧就可起到強力的殺生劑作用,從而可減少或幾乎不需要排放為降低冷卻塔系統有機和無機物濃度的冷卻水,同時還可以減少冷卻水中的化學藥品添加量;

        2.消除生物膜,提高熱交換效率:在正確安裝和操作的系統中,細菌數減少,從而熱交換器表面的生物膜積結可減少到最低程度。結果使用能量減少,冷卻塔工作效率提高,所需維護減少,有利于環保,排放的廢水也能達到排放標準;

        3.一定的阻蝕作用:臭氧是一種腐蝕促進劑,不是一種阻蝕劑。然而,在清潔的系統(不是受生物或化學污染的系統)中臭氧容易起到阻蝕劑的作用

        4.高效性:臭氧殺滅細菌的速度比氯高3200倍,其能效強50倍。

        5.綠色環保:臭氧消毒無任何有毒物質殘留,生成物為氧氣,沒有二次污染。

        6.可除臭、脫色。臭氧能有效去除多種藻類引起的臭和土臭、霉臭,對某些膠態物質和有機物產生的顏色的去除也十分有效。

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        四、臭氧消毒技術在循環冷卻水中的應用

        1.高級氧化技術

        高級氧化技術,簡稱AOPAdvanced?Oxidation?Process,是一種非常有效處理難降解有機物的專有技術。主要是利用紫外線(UV)、過氧化氫(H2O2)、臭氧(O3)等,在一定條件下可產生羥基游離基等強氧化劑,能強力分解有機物、微生物,來處理冷卻水。

        2.高級氧化技術處理循環冷卻水有許多特點:

        幾乎能與冷卻水中大部分的有機污染物起反應,使之斷裂為小分子或者徹底氧化為二氧化碳、水、無機鹽、氧氣等,一般不產生新的污染;

        以很低的濃度就能高效殺滅微生物,且不產生抗藥性;

        臭氧是強大的微生物殺滅劑冷卻水中含有0.1毫克/升的臭氧存在,3小時后可破壞7080%生物膜;當水中殘留0.4毫克/升的臭氧時,23分鐘即可100%地殺滅制造生物膜細菌。維持這一條件可阻止其再生長。臭氧殺滅細菌的速度比氯高3200倍,其能效強50倍。

        由于臭氧是直接破壞細胞壁,完全殺滅細菌而不會產生免疫抗藥性。經臭氧處理后的冷卻塔循環水總菌落數為1001000cfu/ml,比化學法處理后的1000000?cfu/ml低了1千至1萬倍。

        3.臭氧是強大的微生物殺滅劑

        冷卻水中含有0.1毫克/升的臭氧存在,3小時后可破壞7080%生物膜;當水中殘留0.4毫克/升的臭氧時,23分鐘即可100%地殺滅制造生物膜細菌。維持這一條件可阻止其再生長。由于臭氧是直接破壞細胞壁,完全殺滅細菌而不會產生免疫抗藥性。經臭氧處理后的冷卻塔循環水總菌落數為1001000cfu/ml,比化學法處理后的1000000?cfu/ml低了1千至1萬倍。

        4.臭氧為何能防腐蝕

        在低濃度含臭氧的水中PH值為89,這一條件不利于化學腐蝕的發生;其次,由于臭氧分解產生的氧原子能與鐵離子反應,使鐵管表面形成致密的γ-氧化鐵鈍化膜,對系統產生保護作用;臭氧能有效殺滅噬硫噬鐵等微生物,切斷了腐蝕源。

        只要把臭氧控制在一定濃度范圍,就能夠達到防腐蝕的目的。實驗表明:經臭氧處理的水質控制總堿度大于240毫克/升,ORP550以下時,有最佳的防腐蝕效果。

        5.臭氧為什么能阻垢

        臭氧不能直接攻擊垢的主要成分如碳酸鈣,但臭氧在氧化過程中會生成(OH)、(HO2)、(O3-)、(H2O2)等自由基中間產物,氧化垢基質中的有機物,使垢變松并脫落。脫落的垢基需人工方法去除。

        6.冷卻塔臭氧處理系統的基本構成

        冷卻塔臭氧處理系統大多數由空氣預制裝置(空氣干燥器、空氣壓縮機)、臭氧發生器、臭氧與水接觸裝置(文丘里混合器)、自動控制儀器等組成。

        臭氧可用氣泡擴散法、正壓注入法、逆流氣泡接觸法、渦輪混合法等溶解于水中,但更合適地冷卻塔循環水系統的臭氧融合裝置,還是文丘里管加靜態混合器、噴射器加靜態混合器。


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