技術名稱

大功率板式臭氧發生器及其污水深度處理技術與裝備

技術依托單位

北京科慧德自動化技術有限公司

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、高濃度有機廢水預處理、難降解污水深度凈化、殺菌消毒等領域。

技術內容

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，且反應產物是氧氣，是一種高效清潔的強氧化劑。板式臭氧發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能的反應堆，由 1-3 個反應堆形成單機主體，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。通過調整產品的頻率、組合單元數量等技術參數可用于環保領域的各個場合。系統包括臭氧發生器、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.其中臭氧發生器包括電源模塊以及放電室模塊。系統框架如下圖所示。

二、工藝流程

大功率板式臭氧發生器系統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管，調節臭氧氣體流量的閥門及流量計，雙向透氣安全閥、調節閥、消泡除霧器及各種控制監測儀表等主要設備。

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。系統運行生成臭氧后，通過臭氧發生器連接的臭氧濃度檢測儀監測臭氧濃度，通過氣路的臭氧管道輸送到污水處理區域的臭氧投加裝置。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。臭氧接觸池裝設尾氣臭氧濃度檢測儀，以監測臭氧吸收率。

三、關鍵技術

1、獨特的板式結構：發生器的放電室是板式結構，板式結構的優勢在于容易實現模具化生產、高精度加工、面與面間緊密結合的小體積結構，便于維修保養，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：臭氧發生器放電室采用非壓力容器設計，在氣壓大于等于0.1MP可安全正常工作，不會有爆炸現象產生；所有放電單元不需要放置于壓力容器中，為實現靈活調整臭氧產量的目標打下了基礎。

3、可靠性、穩定性高、模塊化：采用模塊化的整體技術方案是目前最為安全、可靠、穩定的解決方案，較之傳統的大功率電源設計，不會在部分放電單元故障時出現系統停機現象，獨立對應電源設計，即使在某個放電單元模塊出現故障時，也不會使整個臭氧發生器癱瘓 。

 4、臭氧濃度不衰減：臭氧發生器的放電通道表面采用了特殊的陶瓷化處理工藝，與傳統結構材料相比，在長期連續運行過程中，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，無等離子腐蝕產生，臭氧濃度不下降，性能指標穩定。

5、運行成本低：臭氧發生器采用高頻電源，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，更好地實現了節能降耗。 預期功率因數可以達到0.99。單位功耗優于同類產品水平。在濃度150mg/l時，預期單位電耗小于7.0kw，與傳統管式臭氧發生器相比，節電可達20~30%。

6、無需冗余備份：常規方案為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，可以為用戶節省采購成本。

四、水污染防治效果

以2.4萬噸/天工業污水深度處理為例，采用臭氧產量為50kg/H的臭氧發生器，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，經過絮凝沉淀和生化反應后，臭氧反應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。

技術來源和知識產權

本技術系自主研發，具有全套自主知識產權，共獲得國家專利8項。

專利：

整定臭氧發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

專用臭氧發生器高壓電極盒，ZL201520616063.X

新型模塊化板式等離子臭氧發生器，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（新型環保關鍵控制技術與大功率高效板式臭氧發生器研發及應用）

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

示范應用情況

目前，該技術成果已在污水處理廠深度處理和黑臭水體整治領域廣泛應用，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，對于提升出水水質和改善水環境均取得了良好的應用效果。

典型案例

編輯：趙凡