梅海江
南京远古水业股份有限公司
摘要：臭氧活性炭深度处理工艺是自来水厂深度处理工艺体系中的重要内容，在一定程度上不仅可以实现对出厂水水质的改善处理，同时还可以实现对水中不利元素的进一步处理，具有重要的可行性。针对于此，本文主要立足于臭氧在自来水厂深度处理中的应用优势，对臭氧在自来水厂深度处理中的设计应用问题进行研究与分析，以期可以给相关人员提供一定的借鉴价值。
关键词：自来水厂；臭氧；深度处理；设计应用
前言：一般来说，臭氧在与水相融之后，会发生反应，可生成强氧化性物质以及单原子氧。其中，单原子氧化学性质活泼，与水中有机物以及微生物质可发生反应。鉴于臭氧的化学性质的重要性，研究人员主张将臭氧应用于自来水厂深度处理工作当中。通过利用臭氧所具备的强氧化性，确保自来水厂出水水质可以得到合理改善，同时提高对原水水质事故的应对能力，保障供水安全。
1 臭氧在自来水厂深度处理中的应用优势分析
从技术因素以及经济因素上衡量考虑，臭氧活性炭联用技术基本上可以视为自来水厂深度处理工作中广泛应用的技术内容。在具体经营过程中，臭氧活性炭联用技术要求自来水在生产时应该在进入活性炭池前一个构筑物单位加入适量臭氧，同时确保臭氧与水发生接触反应，以促使水中有机物快速氧化降解。将大分子物质逐步氧化成为小分子物质，或者直接被氧化掉，以便颗粒活性炭进行吸附[1]。
如此，水中有机物的去除能力将大幅度提高，同时，氧化反应效率也将大幅度提高。最重要的是，臭氧与水所发生的氧化反应可以进一步提高有机物可生化性程度。举例而言，让部分物质溶解并与胶体有机物进行絮凝反应，最终生成可过滤或者可沉淀的物质（矾花），提高沉淀池出水水质质量。与其他形式深度处理工艺不同的是，臭氧工艺技术在经济性方面表现良好，如费用造价相对较低，同时在处理效率方面表现良好，值得推广与应用。
2 臭氧在自来水厂深度处理中的设计与应用分析
2.1 气源气系统
臭氧系统主要以氧气与空气为系统原料。其中，为保障臭氧系统中的氧气浓度可以达到反应需求，工作人员可通过利用外购液氧或者现场制样方式，实现对氧气的制取处理。与此同时，顾虑到单位臭氧生产综合成本费用问题，如：气源气成本和设备租赁费用等。因此在计算臭氧需求量的过程中，现场工作人员应该合理估算供水量和臭氧投加量。确保现场相关因素满足规范要求之后，再开展相应的深度处理工艺生产工作。除此之外，在运行过程中，工作人员可适当添加液氧，实现臭氧系统的供气处理过程[2]。
2.2 臭氧发生器
2.2.1 放电管部分
放电管作为臭氧发生器的重要组成部分，可联合接地与放电管无声放电功能，有效打断氧气化学键的同时，实现重新组合过程。在重新组合过程中产生大量臭氧。在臭氧发生器装置当中，可利用介质阻挡双间隙放电技术实现高效率反应过程。通常来讲，在绝缘介质以及臭氧发生器罐体接地极之后，原料气流会产生明显的间隙问题。当间隙问题表现过于明显时，会伴随高压放电现象出现。这样一来，可以加速促进氧气发生电离反应，并形成大量臭氧。
2.2.2 电源/控制装置
电源/控制装置可以充当控制各环节高效运行的功能作用，同时在一定程度上也可以起到影响供电安全的功能作用。在电源装置优化处理过程中，工作人员可利用高频电流型变频器达到良好的整流电流效果。在运行原理上，主要通过利用三相工频变相直流电转换功能实现对一二极管集中控制，保证整流可控硅导通角完成调节处理过程。如果上述功能作用未得到有效发挥，也可以利用多重化整流方式加强对直流电压的控制管理。
除此之外，可利用平波电抗器防止装置在放电过程中出现高电压现象，保障设备始终处于安全可靠运行状态[3]。
2.3 冷却水系统
冷却水系统运行效果良好与否往往会对臭氧发生器系统整体运行质量产生至关重要的影响。为保障冷却水系统运行效果良好，设计人员需要重点针对冷却水系统内部结构进行优化设计，如水泵、阀门等。结合以往的运行经验来看，外循环水再与系统内部板式换热器相互作用后，会向外部环境释放大量热量，基本上不会受内部温度的作用影响而出现安全隐患问题。
2.4 臭氧投加系统
2.4.1 预臭氧投加系统
预臭氧投加系统设计期间，相关人员可借助反应方式（可借助水射器设施），促使臭氧与被处理水之间相互作用。并在此基础上，利用旁路引流方式，保障泵增压效果加强的同时，保障臭氧与被处理水混合效果良好。其中，为促使臭氧完全作用于系统当中且与被处理水充分反应，设计人员可适当增加水流与气流之间的接触面积，保障水射器当中可以出现较高的压力水流，提高臭氧反应效率[4]。
除此之外，对于含有臭氧的水经过流量计时，设计人员可利用流量控制阀实现对其的控制管理。在泵水设计投加系统的设置应用方面，设计人员可优先利用手动控制蝶阀方式对阀门设施进行启动控制处理。除此之外，为确保管路得以高效应用，设计人员可增设压力开关阀门方式，避免进气管路参数数值超过预期。
2.4.2 后臭氧投加系统
从客观角度上来看，臭氧投加的主要目的在于实现对常规出水指标的改善处理。一般来说，投加方式主要可以从2 段投加以及3段投加法进行处理。为保 障臭氧传质效率与有机物去除效率得以全面加强，建议工作人员可利用3段投加方式进行针对性处理。在曝气系统设置方面，为保障材料不被臭氧水所腐蚀或者溶解，在材料的选择应用上应该优先以不锈钢或者使用其他密封性能良好的材料进行安全应用，保障防腐效果。除此之外，为防止臭氧向接触池外流出，工作人员还需要配置好手动球阀。尽可能地在维护接触池的同时，避免臭氧向外流出。
3 运行使用效果及效益分析
某自来水厂设计规模18万㎡/d，水厂自用水量5%。其中，厂内设置2座预臭氧接触池，有效水深为6.50m。其中，为确保臭氧反应效果得以达到预期，工作人员设置预臭氧接触池接触时间为5min。另外，在臭氧投加量控制方面，需要根据自来水厂实际运行需求，设置合理的投加量进行高效应用。根据现场实况来看，该厂在臭氧投加量控制方面，设置为于0.5-1.5mg/L。后臭氧接触池2座，规模与预臭氧接触池相似，有效水深为7.0m。臭氧投加量为1.0-2.5mg/L。按照3段投加方式进行处理，严格控制各段接触时间。将进水方向时间分别设置为4.0min、5.5min、5.5min。在布气设置方面，可按照50%、25%、25%进行布气处理。根据现场反馈情况来看，臭氧浓度在6%-12%之间可调。经系统深度处理之后，明显观测到水中的剩余氨氮以及CODmn等成分，得到了有效去除。足以证明，与常规处理工艺相比而言，臭氧活性炭深度处理工艺无论是在经济性方面还是在水质保障方面都具有较强的可行性[5]。
结论：总而言之，科学应用臭氧深度处理工艺，不仅可以为自来水厂水质安全提供良好保障，同时也可以为自来水厂生产效益提供良好保障。鉴于臭氧应用的重要性，建议自来水厂工作人员应该科学掌握臭氧深度处理工艺流程与使用方法，尽量从多个方面保障臭氧深度处理工艺效果与质量。
参考文献：
[1]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(05):35.
[2]程迪. 徐州市某地面水厂深度处理工艺试验研究[D].中国矿业大学，2020.
[3]范小江. 臭氧/陶瓷膜集成工艺处理微污染原水研究[D].清华大学，2019.
[4]蒋福春，王冬生. 自来水厂后臭氧接触池进水流量的在线软测量方法[J]. 中国给水排水，2019,35(01):43-47.
[5]黄周满. 自来水厂消毒技术应用与展望[J]. 科技创业月刊，2018,26(01):193-195.