臭氧在自来水厂深度处理中的设计与应用

臭氧在自来水厂深度处理中的设计与应用

摘要：在自来水厂中，臭氧活性炭深度处理工艺是非常重要的水质净化方式，

能够改善出水水源，提高自来水的水质。基于此，本文针对臭氧在自来水厂深度

处理中的设计和应用开展研究工作，通过实际案例来了解臭氧系统的具体构成，

根据国家自来水水质相关规定，提出活性炭性能指标，之后对出水水质进行分析，最后提出几点注意事项。

关键词：臭氧系统；气源系统；深度处理

前言：深度处理技术指的是在通过传统处理工艺后再结合相关的处理方式来

对无法清除的污垢杂质进行处理，使得水质得到进一步提升。现阶段，人们对于

自来水的水质要求越来越高，所以各地的自来水厂的生产工艺需要进一步完善优化。根据最新数据显示，从1990年开始，我国环境污染问题日益加剧，特别是

隐孢子虫和贾第虫等感染问题十分严重，为此国内自来水厂逐渐引入臭氧处理工艺，提高出水水质。该处理工艺就是在进入活性炭池前添加一定剂量的臭氧，产

生氧化反应，促进水质中微生物和有机物的降解，所形成的小分子会被活性炭所

吸附，在多方面作用下，活性炭的净化能力大大增强，而且还可以延长其使用周期。

1、工程实例

某市一水厂占地面积约为7500平方米。该水厂一期项目供水能力达到

1.0X104m3/d。该水厂成立于1995年，第二年5月份正式投入使用。原水经过泵

房输送到反应沉淀池，经过虹吸滤池处理后流入到清水池，在使用液态氯进行灭

菌杀毒，最后输送到城市地下管道中[1]。该水厂原水处理工艺为：原水-预臭氧池-混合器-絮凝池-沉淀池-提升泵站-主臭氧-生物活性炭滤池-清水池-送水泵房。

2、臭氧系统构成

2.1气源气系统

臭氧系统的主要原料为空气和氧气，而氧气分为外购的液氧和现场制氧。当

进行选择气源气时，需要注意几点事项：第一，要对单位臭氧的制造成本进行核算，例如设备运行费用、电能损耗以及净化设备的租赁设备等。第二，重点分析

臭氧的需求量，确定供水量。第三，确保使用设备得以正常应用，强化现场管理，引入先进技术保障净水设备始终保持在正常运行状态。自来水厂在实际工作中，

经常应用液氧来实现对臭氧系统的供气操作。

2.2臭氧发生器

第一，放电管部分。通过放电管和接地的无声放电能够打断氧气的化学键，

之后重新排列组合，形成臭氧。在臭氧发生器中，该装置的核心就是介质阻挡双

间隙放电技术，该技术有着非常良好的应用效果。当原料气流经过绝缘介质和臭

氧发生器时，可形成间隙，并产生高压电流使得氧气发生电离反应，产生臭氧。

第二，控制装置。该装置的功能就是对臭氧发生器的各个环节进行控制，还

具有供电的作用。高频电流型变频器能够整流电路，可以实现三相工频电流的转换，利用二极管便可对整流元件进行控制，基于电源控制电路来对整流可控硅导

通角进行调整，从而对整体电流进行控制[2]。

2.3冷却水系统

在进行臭氧发生器设计时，应引入先进的技术理念确保设计的合理性和科学性，在现有的技术基础上设计出冷却水循环系统，其具体组成包括仪表、水泵、

换热器以及膨胀罐等装置。当外循环水经过换热器后，能够散发出大量的热量，

而且不会受到外界环境的影响，其温度不会发生变化，

2.4臭氧投加系统

其一，预臭氧投加系统。利用文丘里水射器来将原水和臭氧得到充分混合，

并利用泵站实现增压，经过水射器后受到泵站压力的水流会形成高强的负压，水

流吸入臭氧并充分混合，导致产生的臭氧转化为气泡。通过这种方式，大大增加

水流和气流的接触面积，从而提高反应效率。基于流量控制阀可以对臭氧气体进

行控制，并添加手动控制蝶阀，随时关闭装置，起到保护作用。其二，臭氧投加

系统，能够对出水指标优化完善，一般利用二段投加或者三段投加的方式，为提

高臭氧反应效率，达到理想水质要求，最为合理的就是三段投加方式。需要注意

的是，投加量应按照从前到后的顺序不断降低。

3、活性炭性能指标界定

目前，市面上常见的活性炭种类繁多，但是价格和质量有着巨大差异。在设

计过程中，确定活性炭性能指标非常重要，会对出水厂的供水安全和出水水质有

着严重影响。如下表1所示，为活性炭性能指标。

4、出水水质分析

根据我国《生活饮用水卫生标准》，对该水厂的出水水质进行检测，可以发现，臭氧处理段的技术攻击得到增加，而水体中含有的农药、有毒物质等出水指

标要明显降低，符合我国居民饮用水的使用规定[3]。在应用臭氧处理工艺后，具

有良好的灭菌杀毒作用，而且所产生的物质为氧气，不会造成二次污染。

5、运行管理注意事项

应用臭氧活性炭处理工艺产生氧化反应，并产生大量微生物群落，但是这些

微生物并不具备污染性，也不会对人体健康造成影响。所以，该技术安全性较高。但是随着科学发展，国外曾报道过水质中含有新型微生物问题，因此，也要对该

问题提高重视。强化监督管理，对处理全过程进行实时监测，并定期利用药液来

对活性炭滤池进行净化处理。臭氧发生氧化发反应有可能产生一些有害物质，对

饮用水安全带来影响。通过对水厂出水进行检测，发现存在二氧化氯，这种物质

具有灭菌杀毒的效果。因此，在日常工作中，控制臭氧的添加量对于水质提升有

着一定帮助。一些技术人员在没有标准依据的情况下，结合自身情况来做出一些

决定，有可能适得其反。所以，要对水质处理工艺期间的各种参数进行研究摸索，找出最好的运行节点。

5、结论

总而言之，通过实例案例分析，能够发现将臭氧系统应用到饮用水处理工艺

中有着非常良好的效果。目前，水源中的农药残留和微生物数量不断增多，要想

真正的提高出水水质，应用臭氧活性炭处理工艺效果非常理想。而且经过氯化消

毒后的副产物的污染性大大降低。但是，在应用过程中仍然存在一些问题，阻碍

出水处理工艺的深度发展，所以我们应充分国内外成功经验，强化自身技术能力，努力钻研摸索，对出水处理工艺进行完善优化，保障人们的用水安全。

参考文献：

[1]颜丙乾.臭氧在自来水厂深度处理中的设计与应用[J].北方环

境,2019,031(007):248-249.

[2]王如华.臭氧在上海周家滤水厂试验基地工程中的应用[C]//全国给水排水青年学术年会.中国土木工程学会,2020.

[3]李宗喜.臭氧在饮用水深度处理中的作用[J].河南科技,2018,09(9):68-68.