水厂臭氧系统的实践
　提要：以深圳市东湖水厂预臭氧系统为例，介绍了在净水处理中臭氧技术的应用以及水厂臭氧系统的组成；臭氧系统的工程特点。
　　随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，对饮用水水质的要求越来越严格。另一方面当前我国水源污染加剧趋势尚未得到遏止，在污染治理的同时，各种饮用水净化技术的应用和发展已势在必行。臭氧（O3）由于其强氧化能力而获得了广泛应用。深圳市特区内的水厂目前多以深圳水库水为原水，近年来深圳水库水有机物污染加重。当前，对微污染水，常规工艺普遍应用前加氯工艺，增加了三卤甲烷（THMs）和其它卤化副产物。这些卤化有机化合物中，有许多是致癌物或诱变剂。在水源受污染情况下，常规工艺处理后的生活饮用水水质安全性引起了供水界的关注。饮用水处理中O3的投加方式包括预氧化、中间氧化、最后消毒，在净水处理中可以起到如下作用：（1）去除无机物（2）辅助混凝－絮凝工艺（3）除藻（4）氧化天然有机物（5）氧化微量污染物（6）消毒。公司在东湖水厂（Q=35万m3/d）改造扩建工程中采用了O3预处理工艺。
　　一、 臭氧的基本性能
　　臭氧（O3）是氧（O2）的同素异形体，纯净的O3常温常压下为蓝色气体，密度为2.143kg/m3（0οC,760mmHg），与空气的密度比1.657。O3是一种具有刺激性气味的有毒气体，人在O3环境中工作的允许浓度值为0.1PPm。O3在水中的氧化还原电位为2.076伏，比氯（1.36伏）高出50%以上，因此O3具有很强的氧化能力（仅次于氟），能氧化大部分有机物，能腐蚀金属。O3在水中的溶解度大于氧，采用一定的扩散方式，O3对水的传质系数可达90%以上。
　　O3极不稳定，会分解成O2，同时放出大量的热量。O3在空气中分解消失的半衰期为12h,在水中的分解速度比在空气中快得多，水中O3浓度为3mg/L时，常温常压下，其半衰期仅为5～10min。
　　由于O3极不稳定，且无法储存，只能现场制备直接使用。O3可通过O2制得，其热化学方程式如下：3O2→2O3-288.9KJ。工业用O3制备一般采用无声放电法：原料气（O2或空气）通过放电管间隙，气流中的一部分O2在高电压作用下激发为氧原子，氧原子和其它O2生成O3。这一过程中，在放电间隙将产生大量热量，它会加速O3的分解而影响产量，必须采取适当的冷却措施。
　　二、 水厂臭氧系统
　　1．臭氧系统的组成
　　O3工艺的运用主要有如下三种形式：（1）O3预处理。（2）O3与颗粒活性碳过滤相结合的O3生物活性炭处理（3）O3消毒。无论采用何种O3工艺，水厂O3系统都由以下四个基本部分组成：（1）气源（2）O3发生系统（3）O3接触池（4）尾气破坏系统。
　　气源主要有三种，一是使用成品纯液态氧，二是现场用空气制备纯气态氧，三是直接利用空气。为了提高O3的浓度，同时节省能耗，降低设备及管道尺寸，目前较先进的O3发生器多采用前两种方式制备O3。第三种方式适用于O3产量较小的场合。
　　O3的发生则是由O3发生器完成，目前使用最广的是管式发生器。影响O3发生器O3产量和浓度的主要因素有放电电压、放电频率、气体压力和冷却水温度。具体的说，O3发生器的O3产量和浓度随放电电压和放电频率的提高而增加，随气体压力和冷却水温度的增高而降低。经实践证明，一般放电电压为3000～9000 V，放电频率为800～1000HZ，供气压力0.21～0.23Mpa，冷却水温度要求小于30οC为好。
　　O3接触是指通过一定的方式使O3气体扩散到液体中并使之与液体全面接触和完成预期反应的过程。这一过程是通过O3接触池来完成。不同的工艺目标和相应的反应决定了接触池中接触器的形式和接触时间。接触器的形式主要包括微气泡扩散接触、涡轮扩散接触、水射器扩散接触以及接触填料扩散接触等形式。目前对原水使用较多的是水射器扩散接触，对清水则采用微气泡扩散接触方式较为普遍。
　　尾气破坏系统是收集接触器内排出的剩余O3气体并人为地分解成对环境无害的O2。尾气破坏主要有两种方法，一是化学触媒法，二是加热分解法。目前使用较普遍的是加热分解法。
　　2．东湖水厂的预臭氧系统
　　东湖水厂在深圳特区内，以深圳水库水为原水，原规模30万m3/d,改造扩建后规模为35万m3/d。东湖水厂改造主要是完善常规处理工艺和以预O3化取代预氯化。其O3系统是完整的，具有一定代表性。现东湖水厂改造扩建工程已全部竣工，改造后水厂的工艺流程如下：

　　东湖水厂O3系统气源部分建有一座液态氧储罐（V=31.58m3），采用液态氧，利用蒸发器进行气化。
　　O3发生器三台，产气量24kg/h，采用Ozonia公司产品，型号：ZF06/60。O3发生器正常情况下三台同时运行，此时单台O3产量8kg/h，重量浓度比11%。特殊情况（如检修）可运行两台，此时单台O3产量12kg/h,浓度8%。
　　预O3接触池一座，分两个流道。采用水射器扩散接触，O3投加量为1.0～1.5mg/L，接触时间T=4分钟。
　　尾气破坏器两台，一用一备，采用加热分解法，型号RB20，处理气量正常时200kg/h，工作温度380οC。
　　东湖水厂O3系统还配备了完善的检测系统。（1）检测O3浓度，包括发生器出气中O3重量百分比浓度、接触池进出口处剩余O3浓度、O3车间和尾气车间的环境监测浓度。（2）检测压力，有进气压力、发生器压力、尾气压力、冷却水压力、加压泵压力、水射器前后压力。（3）检测温度，包括进气温度、尾气破坏温度、冷却水的进出水温度。（4）检测流量，包括进气量、O3气流量、各分配管的O3气流量、预臭氧加压泵流量。另外，测定进气露点、电功率等。
　　水厂的O3系统在生产中要能正常运行，施工、安装是一个非常重要的环节，在东湖水厂的施工过程中我们初步总结出了如下应该注意的问题。
　　三、水厂臭氧系统在施工中应注意的问题
　　水厂O3系统的施工首先必须遵守各项常规构（建）筑物的施工原则。但是由于Ｏ3系统中原料O2作为一种活跃的助燃剂，存在爆炸的危险，产物O3具有强腐蚀性和对人的生理毒性，所以O3系统在施工安装中有许多不同于常规构（建）筑物施工之处，需引起注意。以下仅就此不同之处进行说明。
　　1、水厂臭氧系统的土建施工
　　水厂O3系统土建施工的重点在于O3接触池。由于O3的强腐蚀性和毒性，在浇注、养护砼时应特别注意防止形成空鼓和出现裂缝，以防O3泄漏和腐蚀钢筋。出于同样原因，普通构（建）筑物钢筋保护层厚度为25mm，而O3接触池则要求50mm。
　　O3接触池所有预埋件均要采用316L不锈钢。为满足安装的密封要求，预埋件安装的水平度和垂直度要严格按设计要求执行。所有预埋件均要带有翼环，以防在预埋件处气、水渗漏。由于预埋件为不锈钢材质，固定时要注意材质不同而形成的电化学腐蚀问题。接触池人孔预埋件安装不同于普通构筑物，最好采用成品法兰密封面。如满足不了要求而需自行加工时，应采用机械加工，保证接触面密封，利于人孔盖板安装后的气密性。
接触池主体砼浇注完成后，在用水泥砂浆抹面前，除应按常规构筑物进行满水试验外，还要进行气体密封性试验。由于国内目前没有专门针对臭氧接触池的气密性试验标准，我们在施工中参照了GBJ141-90《给水排水构筑物施工及验收规范》中消化池的气密性试验标准执行。
　　2、臭氧系统管道、设备的安装
　　O3系统的管道、设备都采用奥氏体不锈钢，所接触的介质是空气、O2、O3，属于要求较高的工业管道、设备，应按相应的标准、规范来施工和验收。O3系统中由于O2和O3的危险性，在生产运行中要求管道和设备既不能有任何泄漏，也不能含有任何颗粒、纤维、油脂，所以臭氧系统管道、设备安装的最基本要求就是严格的密封和清洁。而要达到这一目的就必须在管道的焊接、清洗、吹扫、检查上严格把关。
　　2.1焊接
　　O3系统管道的连接最好采用焊接。在施工中发现采用焊接和法兰连接几乎都没有泄漏情况，而管径12mm以下的不锈钢管和仪表连接管多采用丝口连接，出现了普遍的漏气现象，要经过反复调整才能解决这一问题。
　　O3系统管道焊接不同于普通碳钢管道的焊接，它采用惰性气体保护手工钨极氩弧焊。由于O3系统的管道工作压力大于0.1Mpa，且输送的介质为易爆、有毒、氧化性很强的气体，故管道的施工必须严格遵照《压力管道安全管理与监察规定》、GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》中的相关条款进行。
　　施工安装单位必须持有劳动行政部门颁发的压力管道安装许可证。施焊人员必须持有有效的《锅炉压力容器焊工合格证》，其中要含有奥氏体不锈钢氩弧焊合格项目，没有上述两证的不得进行操作。
　　在焊接过程中要注意如下两个容易忽视的问题。（1）焊丝应符合GB4242《焊接用不锈钢》，对不同材质的不锈钢应采用相应的不锈钢焊丝。一般说来，不锈钢焊丝比母体不锈钢要高一个等级。（2）焊接过程中要求不断向管内充氩气保护，所采用的氩气应符合GB4842《氩气》的规定，纯度不低于99.96%，并要保证有一定的通气量，否则会出现焊缝表面发黑，内部则发生晶间腐蚀。
　　对焊缝的检查，设计说明要求的是10%X射线探伤。考虑到实际情况，在施工中我们要求对所有焊缝（100%）实行X射线探伤。由具有资质的检测部门出具焊缝探伤报告，对Ⅲ级、Ⅳ级焊缝必须返工，任何焊缝的返工不得超过两次。
　　2.2清洗、吹扫
　　管道清洗、吹扫往往在同一个工序中进行，但要注意在整个系统安装完成后还要分单元进行一次吹扫。
在安装过程中，管道内所有污物，包括油、脂、碳水化合物、水分、尘土、焊接飞溅物、油漆等必须全部清除。因为如果管道中油脂没有清洗干净，任何细小颗粒在高速气流带动下与管壁摩擦所产生的能量足以点燃管内的油脂残留物，导致管道爆炸。因此，清洗、吹扫工作必须引起高度重视。
　　管道的清洗、吹扫工作应在干净、通风的室内场地中进行。清洁剂要采用99.8%的乙醇，不能使用氯化物清洗，因为氯化物的残留物将影响发生器的工作。管道所有部分均要清洗、吹扫，不能留有任何死区。
　　在施工中我们总结出清洗、吹扫工作按如下程序执行效果良好。
　　（1）对焊接好的管道分段清洗，封住管道一端倒入乙醇，灌满后浸泡约15分钟，等油脂完全溶解后倒出清洁剂。
　　（2）用钢丝缠紧不起毛的白布，蘸上乙醇通入管道后，反复擦拭管壁直至干净为止。
　　（3）使用无油压缩机将压缩空气吹入管道，直至除去溶剂和固体颗粒。
　　（4）采用不起毛的白布擦拭管壁后，用紫外光（波长320-380nm）进行检查，不能出现碳氢化合物荧光。
　　（5）将已清洗的管道两端封住，做好标记，摆放在清洁、干燥的房间里。
　　为便于管道的清洗，管道上应留有一定的预留口，必须特别注意在焊接预留口时，不能对已清洗的管道造成污染。
　　2.3检查
　　管道、设备安装完成后，必须做压力试验和密封性试验进行检查。压力试验又称之为强度试验。
　　压力试验时，用空压机压入无油空气（或惰性气体），缓慢增加压力至设计压力的1.15倍，然后用发泡剂检查所有接口，不泄漏为合格。
　　根据设计要求，密封性试验按如下进行。压入无油空气（或惰性气体） 至系统操作压力，稳压30分钟，记下管道中的压力p1和温度t1,12小时后记下此时的p2和t2。分别换算成绝对压力P1、P2和绝对温度T1、T2。因为试验所用仪表精确度为±1%，所以P1/T1与P2/T2之间的差值在1%以内为合格。
　　2.4需注意的其它事项
　　(1)不锈钢和碳钢必须分开作业，严禁在放有不锈钢管道和设备的地方加工、焊接碳钢构件；所使用的工具也要严格区分。
　　(2)管道中由不锈钢和碳钢制作的构件之间，以及不同材质的法兰与阀门之间必须要有绝缘层。正确的隔离方法是在螺栓外套上塑料垫片和套筒。
　　(3)与O3接触的材料（如法兰垫片等）要能防臭氧腐蚀。PTFE(聚四氟乙烯)、EDPM(乙烯丙烯二烯单体)、Viton（含氟橡胶）均能满足上述要求。
　　(4)搬运已清洗干净的管道时只能触摸管子外壁，若需接触内壁时，则必须戴上干净的手套。
　　(5)预O3加压泵的进出水管不宜采用水泥砂浆内防腐，以防水泥砂浆脱落。水厂所有构筑物和管道设备施工完成后，要特别注意做好清渣工作，以防堵塞扩散器。
　　四、臭氧系统的性能测试和工艺验证
　　1、性能测试
　　东湖水厂O3系统安装、调试工作已全部结束，并在供货商的参与下进行了性能测试，主要测试指标是O3发生器的O3产量和单位能耗。测试结果如下：在O3重量浓度比为11%的情况下，单台O3发生器的O3产量≥8kg/h，O3的单位能耗≤9.8Kwh/kgO3，符合供货合同技术性能要求。
　　2、工艺验证
　　采用预O3工艺后，为证明预O3工艺作用和对水质的改善程度以及O3产生的副产物，确立针对深圳水源的合适预O3化技术参数和预O3化后的常规处理工艺参数，尽可能以较低的生产成本，最大限度地保证优质、高效、安全供水，公司在东湖水厂臭氧系统投入运行后，对预O3工艺进行了验证。工艺验证的主要内容如下：（1）臭氧系统的性能测试。（2）预臭氧化工艺对净水效果的影响。（3）预臭氧化对水厂运行的影响。（4）预臭氧化的工艺特性。
　　工艺验证主要是从不同臭氧投加量对比和预臭氧与预氯化对比两个方面进行的。得出的结论如下：
　　(1)不同臭氧投加量对比
　增加臭氧投加量可改善出厂水水质，臭氧投加量1.5mgO3/L的出厂水水质和工艺运行参数优于1.0mgO3/L,具体如下：
　　①水的感官性状：前者浊度、嗅阈值去除率为90.9%、88.8%，分别比后者高4%和5%色度去除率均为78%；
　　②系统去除有机污染的能力：前者CODMN去除率为42%，比后者高5%；
　　③系统的除藻效能：前者除藻率为95.2%，比后者高5%；
　　④系统去除NH4+-N、NO2—N的效能：前者NH4+-N、NO2—N去除率分别为42.0%、83.6%，分别比后者高24%、15%；
　　⑤两者出厂水的甲醛含量均低于40μg/L；
　　⑥水厂工艺运行参数：前者滤池平均运行周期达40.4小时，后者为35.6小时。适当提高臭氧投加量还可减少石灰、矾、氯耗；
　　⑦针对目前东湖水厂原水的适宜臭氧投加量为1.5mgO3/L左右，当原水水质恶化时臭氧投加量还需增大。
　　(2)预臭氧化与预氯化对比
　　采用1.5mgO3/L、3-4mgCl2/L进行预氧化时，预臭氧化工艺出厂水嗅阈值、氯化消毒副产物量、致突变性和水厂的工艺运行参数优于预氯化。具体如下：
　　①预臭氧化工艺嗅阈值的系统去除率比预氯化高31%；
　　②预臭化工艺出厂水三氯甲烷平均为3.06μg/L，预氯化工艺出厂水三氯甲烷平均为6.08μg/L；
　　③Ames试验，在最大试验剂量2L/P下，采用不同菌株TA98-S9、TA98+S9、TA100-S9、TA100+S9时，预臭氧工艺出厂水比原水MR值分别上升41.6%、0.5%、-11.6%、3.5%；预氯化工艺出厂水比原水MR值分别上升69.3%、96.2%、49.6%、40.1%；
　　④预臭氧化工艺滤池平均运行周期40.4小时，预氯化工艺滤池平均运行周期37.6小时。预臭氧化比预氯化可节约氯耗20%以上。对混凝沉淀效果的改善，预臭氧化优于预氯化。
　　东湖水厂的臭氧系统投入生产以来，运行稳定，达到了提高水质，改善工艺运行条件的目的，为臭氧化工艺在国内的应用积累了宝贵的经验。
　　参考文献
　　1．张自杰 林荣忱 金儒霖编，《排水工程》（第三版）下册，1996，6， 中国建筑工业出版社
　　2．王如华 《臭氧在上海周家渡水厂试验基地工程中的应用》


[ 本帖最后由 tian 于 2008-3-4 17:14 编辑 ]

南洲水厂臭氧设备安装工程

林浩添
（广州市自来水公司，广州 510160）

　　摘要：本文通过介绍南洲水厂臭氧系统安装工程的一些情况，讲述臭氧系统安装工程的主要工作内容，指出臭氧设备安装工程的7个关注点，总结参与安装工作的经验与体会。
　　关键词：臭氧、压力容器、不锈钢、电气设备、安装
一、南洲水厂臭氧系统简介
　　南洲水厂采用的水处理工艺为：预臭氧接触+常规处理+主臭氧接触+生物活性炭滤池+清水池，目前已建成第一期臭氧接触池，设计水处理能力为85万m3/d，第二期臭氧接触池的土建工程与第一期工程同时完成，预计今年底完成二期接触池的设备安装，届时臭氧接触池的设计水处理能力可达100万m3/d。南洲水厂第一期臭氧系统的设备从瑞士进口，共有3台臭氧发生器，单台设计产量47 kg/h，总臭氧产量为141 kg/h。目前该系统已投产，是国内水厂中臭氧发生能力最大的臭氧系统。
　　
该臭氧系统以纯氧气体（浓度≥90%）作为原料，通过高压中频电场，产生浓度为0~14 wt %（重量比）的臭氧气体。臭氧气体通过不锈钢管道（304或316L）与不锈钢阀门调配到接触池的每个投加点，其中预臭氧接触池有3个并联的接触池，在每个接触池进口处设1个投加点，采用射流曝气形式，设计投加比率0.5~1.5mg/l；主臭氧接触池有5个并联的接触池，在每个接触池设3个串联的投加点，采用三段式微孔深水曝气，设计投加比率1.0~2.5mg/l。
　　
南洲臭氧系统的自动化程度高，可实现“中控室操作，现场无人值守，事故自动停机报警”的控制模式。
二、臭氧系统设备安装工程的主要工作
1. 需要安装的臭氧系统设备主要分为6个子系统：
　　
①主配电线路：双回路380V，50Hz（制式为TN-S，三相五线制）。
　　
②臭氧发生系统，包括3台发生器（OGU）、3台供电单元（PSU，起升频升压的作用）、氧气管道与阀门、臭氧管道与阀门、冷却水管道等设备。发生器的最高工作电压是4000V，工作频率是600~1000Hz，单台PSU的功率为800kw。
　　
③预臭氧投加系统，包括4台射流水泵组、3个水射器、射流水管道、3个射流曝气器、臭氧气体分配管道、2台加热式臭氧尾气破坏器（VOD）等设备。水泵与尾气破坏器的工作电压都是380V。
　　
④
主臭氧投加系统，包括臭氧气体分配管道、水下曝气管架与曝气头、2台加热式臭氧尾气破坏器（VOD）等设备。尾气破坏器的工作电压为380V。
　　
⑤仪表设备，包括在线控制仪表与就地控制仪表、如氧气质量流量计、臭氧气体流量计、臭氧气体浓度计、水中余臭氧浓度计、气体压力表、气体温度表、冷却水流量计等。
　　
⑥PLC自控系统，包括主控制柜1个、供电单元（PSU）控制柜3个、预臭氧射流泵控制柜1个、臭氧尾气破坏器控制柜4个等设备。PLC系统以臭氧投加量决定臭氧发生量为控制思路，以臭氧投加比率与接触池水流量、臭氧气体流量与臭氧气体浓度为主要的控制参数，以4~20mA模拟信号为传输方式。
2. 主要的安装工作
　　
安装工作主要分为以下8项：接触池的土建预埋件安装、大型设备就位固定、仪表设备就位固定、不锈钢管道焊接与阀门安装、动力电缆（强电）敷设与接线、PLC控制电缆（弱电）敷设与接线、设备试车、配合设备调试。
三、臭氧系统安装工程施工管理应特别注意的情况
　　在施工过程中必须严格按照图纸及相关的施工规范规程的要求进行作业。尤其对以下7个方面，在施工管理工作中应特别注意：
1. 安装单位的资质要求
　　臭氧系统设备安装工程属于机电类设备+压力容器+化工类压力气体管道安装，因此必须对安装单位的施工资质作明确要求，设备安装完毕，需要使用施工单位的安装资质向政府的质量技术监督部门申请办理压力容器使用证。
　　南洲水厂臭氧系统的不锈钢氧气管道内工作压力0.16~0.20Mpa，属于GC3级压力管道；不锈钢臭氧气体管道内工作压力0.12~0.16Mpa，属于GC2级压力管道；臭氧发生器外壳为不锈钢，内部的气体工作压力0.12~0.16Mpa，属于固定式第一类压力容器。因此在选择设备安装单位时对其压力管道安装资质、压力容器安装资质、化工石油工程施工资质、机电设备安装施工资质等作了相应的要求。
2. 施工前编制详细合理的工作进度计划
　　由于臭氧系统安装的设备数量繁多、施工涉及的工种多，而且国内的大型臭氧设备不多，拥有臭氧系统设备安装经验的施工队伍极少，因此施工人员对安装图纸的理解程度是非常关键的。施工人员必须对施工的主要内容与难点都充分理解，认真编制详细的工作进度计划。进度计划的合理性反映施工人员对安装工作的理解程度，编制工作进度计划的过程是施工人员对安装工作的熟识过程。对南洲臭氧安装工程而言，影响施工进度的关键步骤为：设备就位固定—焊接并敷设管道—敷设并连接动力电缆—敷设并连接控制电缆—通水通电试车。南洲水厂臭氧系统安装工程的主要安装工作量需4周时间完成，配合设备调试工作需12周，总工期16周。
3. 严格要求施工环境与施工过程的卫生整洁
　　在臭氧系统气体管道中流动的是纯氧气体或臭氧—氧混合气体，若管道内残余任何油、油脂、研磨颗粒、尘粒以及焊接完后留下的设备，均可能由气流引起轻微摩擦，导致起火。因此在进行不锈钢管道焊接施工时，必须严格要求施工环境与管道的卫生，以防止气体通道中存在油脂或直径大于0.15μm的微粒。具体可采取下列措施：
　　①施工环境保持整洁，不扬尘。
　　②若不锈钢表面沾有碳钢微粒，则容易发生电化学腐蚀，因此加工区域应严格分开，并有明显分隔。施工场地宜分不同的区域：
　　不锈钢加工区，必须使用专门用于不锈钢操作的工具（砂轮、锉子、刷子等），用于碳钢的工具决不能用在不锈钢上操作。
　　1.碳钢加工区。
　　2.设备储藏区（电气柜、设备、阀门、仪表）。
　　3.预先制作和预先清洁的管道储藏区。
　　4.工具储藏区。
　　③所有气体管道在焊接前均要清洗脱脂，不能留有任何死区。可采用99.8%的乙醇浸泡15分钟，边浸泡，边用竹杆缠紧不起毛的白布，反复擦拭管壁内外面直至干净。脱脂清洗剂不能含氯化物，因为氯化物的残留物将影响发生器放电管的工作。
　　④加工好的管件在其两端必须密封塑料布，然后存放在一个干燥而又清洁的地方；安装好的管段在其敞开的端头一直加以塑料布密封保护，以免脏物和碎片进入。
　　⑤阀门、仪表、法兰片最好能够打开包装后马上进行安装，安装前用不起毛的干净白棉布蘸99.8%的乙醇擦拭干净其内外表面与安装管口附近的内表面。
　　⑥管道焊接前采用不起毛的干净白布擦拭管壁，用紫外光（波长320-380nm）进行检查，白布不能出现碳氢化合物荧光。
　　⑦焊接完毕，用高压氮气分段反复吹扫管道内的微粒，每次持续吹扫5~10秒，连续5~8次。
4. 保证不锈钢管道氩弧焊的质量
　　管道连接施工过程必须严格遵守《压力管道安全管理与监察规定》。现场所有焊工必须持有效的《锅炉压力容器焊工合格证》，其中要含有奥氏体不锈钢氩弧焊合格项目。施焊时必须采用双面惰性气体保护（一般使用氩气，纯度不低于99.96%）。
　　对管道焊缝的外观检查要求：焊缝根部表面平滑，不发黑。所有不锈钢管道焊缝的都应进行无损探伤（X射线或γ射线探伤），焊缝质量应符合《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（6B50236-98）的Ⅲ级以上（含Ⅲ级）焊缝标准。若焊工刚进场施工，对保护气体流量、焊接电流等操作工艺有一个熟识过程，焊缝质量容易出现不合格情况，施工质量管理应予以加强。
5. 臭氧气体管道及法兰材质的要求
　　若氧气管道内壁产生锈点等固体颗粒物，脱落的固体颗粒容易引起发生器的放电管击穿，而且臭氧气体具有强腐蚀性，因此对管道材质要求严格，至少应按以下原则选择：氧气管道采用304不锈钢材质，干燥环境下臭氧气体管道采用304或316L不锈钢管，湿润环境下臭氧气体管道采用316L不锈钢管，法兰片材质与连接管道相同，法兰垫片为PTFE（聚四氟乙烯）材料。
6. 气体管道的压力与密封性检查工作
　　由于臭氧具有毒性，纯氧气具有强助燃性，因此臭氧系统发生气体泄露是极为危险的。所有气体管道完工后都必须进行压力与密封性检查，确认其密实、无泄露。
压力试验时，用高压氮气瓶向管道通氮气，调节气瓶出口阀与压力表，缓慢增加出口压力至设计压力的1.5倍，然后用发泡剂溶液检查所有接口，不冒泡、不泄漏为合格。
　　密封性试验按如下步骤进行：向管段压入氮气，升压至系统设计操作压力的1.15倍，稳压30分钟，记下管道中的压力p1和温度t1，12小时后记下此时的p2和t2。分别换算成绝对压力P1、P2和绝对温度T1、T2。计算P1/T1与P2/T2之间的差值，在1%以内为合格。
7. 主臭氧曝气装置的平整度要求
　　主臭氧接触工艺采用深水曝气，每个主臭氧接触池投加点的曝气装置由方型布气支管与曝气头组成，支管带螺母，曝气头带螺杆，两者采取螺纹连接。曝气装置的安装水平度直接影响臭氧曝气均匀效果，从而降低臭氧的利用率，因此必须对其严格要求：在同一个投加点，方形布气支管顶面标高的安装水平误差±2mm。安装前用水准软管确定曝气装置的安装标高，安装过程中还应随时使用水平尺检查与调整支架的水平位置。经测试，曝气装置在设计压力下运行时布气均匀，见下图：

图1 主臭氧接触池一个投加点的曝气效果测试

四、结语
　　在国内，大型臭氧系统属于新型的水处理设备，需要结合现场的条件采取有效的措施解决设备安装的特殊要求。经过供货商、设计、施工、监理与业主等单位的共同努力，顺利地完成了南洲水厂臭氧第一期设备安装工程，现已投入正常运行。

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臭氧应用技术和市场开发研究

臭氧应用技术和市场开发研究
摘 要]
瓶装水臭氧处理市场基本饱和：药厂GMP改造也快完成；臭氧家电定位缺乏真实性基础；大型水厂应用还需时日，也面临国外设备有力竞争；臭氧企业应定位于特定行业进行严肃的应用技术开发才能生存；在中小城镇水处理、工业氧化、农业应用、食品业杀菌方面存在可能的市场机会。
[关 键 自]
臭氧；应用技术；市场开发
前 言
国际上，水厂臭氧处理是臭氧业的主要的，成规模的应用市场。在国内水厂普遍应用臭氧活性炭工艺改造传统处理工艺。以前，臭氧业界一直在寻找、开发臭氧的各种应用市场领域以使臭氧业能快速发展，而应用开发的困难与缓慢造成主力市场的缺失（无KILL　ＡPPLICATION,杀手应用），也使得臭氧业的发展带来浮躁和缺乏规模。
臭氧在瓶装水生产中用于消毒处理是前几年臭氧应用的主要成熟市场，因与紫外线消毒相比有一定的应用优势，即高浓度臭氧水杀菌更彻底并且能同时对瓶、瓶盖、加盖时进行消毒，紫外线则不能。瓶装水市场的消毒使用臭氧基本成为标准工艺，给臭氧业带来了信心和起点。只是瓶装水业的投资近年来趋于饱和，业界正将其应用于瓶装水的延伸市场-直饮水或分质供水的消毒工艺，但直饮水涉及社区管网改造并没大规模推广，其中的臭氧消毒也规模有限。
近年来的药厂GMP改造产生的臭氧消毒需要应归功于一些臭氧企业的应用市场开发，GMP认证中并不以臭氧消毒为必须，但臭氧的消毒特性应用于药厂空调系统具无其他方法替代的优势，开发这一市场应用的臭氧企业因此获的良好的回报。只是随市场成熟竞争日益加剧，而随药厂的改造接近完成，该市场域块也趋饱和。
1.民用、家用应用
基于臭氧在工业和行业应用开发方面的困难，许多臭氧企业开发民用市场的臭氧产品，但因应用技术开发的缺乏，臭氧家电的定位不当或虚假定位，造成许多企业的损失：

1.1空气净化消毒
虽然SARS期间的恐慌心理使得很多家用臭氧消毒机获得好的销售业绩，但应用臭氧对民用环境空气进行消毒净化还是一个可疑的市场定位。按卫生规范，臭氧空气消毒浓度为20-30ppm，消毒时间0.5小时，而人的环境中臭氧浓度不能高于0.1ppm，二者相差200-300倍，因此净化处理时不能人机并存。民用环境中的空气净化需要连续式、人机并存式净化消毒技术，这方面已用许多很好的技术产品如高压静电、等离子体、纳米光触媒等。民用空气净化市场在国内还是个开发中的市场，据预测该领域市场空间巨大，许多高压景点、等离子体、光触媒产品企业正在对市场进行开发投入。高压静电技术、等离子体技术与臭氧发生技术有技术同源性，愿意开发空气净化市场的臭氧企业大可以开发那磊技术产品。当然对小空间用臭氧进行高浓度空气和表面消毒存在较大的家用卫生市场，如消毒碗柜，但主要由大型家电企业开发与竞争，技术型臭氧企业只为其提供臭氧元件。

1.2果蔬净化
根据我们测试，使用普通家用臭氧机在水中曝气，能达到的臭氧水浓度最高为0.2-0.3mg/l，这种浓度下臭氧对各种农药去除基本无效果。法国Buescher等人的测试显示，对容易取出的有机磷农药，臭氧浓度要达5-10mg/l作用10-15分钟才能有满意的去除，而对有机氯农药，在20mg/l臭氧水下作用15分钟也才有50%去除，这是对农药水溶液的臭氧处理而言，而对果蔬表面残留农药处理，只要超过浓度1-2mg/l臭氧水的浸泡会使果蔬漂白并且严重破坏营养，故是不适用的。经我我们与农科院植保所多次测试，去除黄瓜表面有机磷农药，0.4mg/l左右的臭氧水浸泡15-30分钟与自来水浸泡同样时间效果接近，50-60%的去除率，用工艺比较复杂的臭氧高级氧化技术处理，对表面农残去除改进不大，用专用洗洁精效果也类似，去除效果最好的方法使用热水炒，能达90%以上。因此，用臭氧清除果蔬表面农残，技术的适宜性、有效形式很可疑的，并且臭氧氧化农药产生的反应物质的毒性缺少可靠的检测以确定不会产生新的危害。事实上，许多净菜加工企业购买的臭氧处理设备多被废置，市场上的各类果蔬净化机除臭氧水消毒的功能真实外，因其净化功能缺少可靠性和没有公论，其市场也是边缘性的。

1.3生肉净化
市场上有用臭氧处理生肉去除瘦肉精的宣传与演示，其实臭氧处理只涉及物体表面，宣称臭氧能去除生肉内部的化学物质，技术上是自欺的，销售上是欺人的。并且，因臭氧作为强氧化剂，与生肉表面的脂肪、蛋白质等有机物的氧化反应产生了各种中间态物质，完全可能对人体存在毒性。臭氧企业若未对反应产物经认真毒性测试而指导用户用臭氧机对生肉进行处理食用，将冒较大的安全风险。
2. 水处理应用
众所周知，水长的臭氧处理使臭氧设备尤其是大型臭氧设备的核心市场，许多大型水厂、院校和研究机构正研究臭氧矗立在当地水质条件下的应用工艺和技术，现在主要集中在臭氧预处理工艺和臭氧活性炭工艺，一些臭氧企业也在开发适于水厂的大型臭氧机，希望在市场成熟时分一杯羹。但在国外水务企业开始投资国内水厂、国外大型臭氧技术进入开拓国内市场时，在水厂改造的市场逐步成熟过程中，国内臭氧企业已未成熟的大型臭氧技术、未长大的企业规模进入竞争，其效果是可疑的。立足于现有技术条件，开发中小规模水处理的应用技术和市场开发，对大部分臭氧企业是更适当选择：

2.1游泳池水处理
游泳池循环水用臭氧消毒无疑比氯消毒对人体健康具大的优势，除不产生三氯甲烷等有害物外，也大大提高水体感官度。臭氧消毒应用工艺有标准设计，几百克的臭氧机国内企业生产也不困难。没有形成市场规模的原因

1.卫生部门检测游泳池水要测余氯，因此臭氧消毒的游泳池还必须投氯，虽然投氯量可减少2/3，臭氧不能完全替代氯。

2.许多游泳池不规范操作水循环系统，为省钱尽可能不运行，往池里直接投氯，而臭氧处理，若循环水不运行，则臭氧消毒无法进行。

3.一般认为臭氧处理成本高。

4.臭氧企业在该领域市场开拓不够。
许多国内臭氧企业已可以生产低成本、高可靠性、几百克级的臭氧机，随市场的成熟，只要加强开拓宣传，国产设备是有条件以成本优势竞争游泳池水处理市场的。

2.2 渔业水处理
水产养殖业的臭氧处理是水产养殖的一种新技术。在循环水工厂化养渔场和育苗用水消毒处理中，臭氧消毒与紫外线消毒一直是二种竞争性技术，但随着臭氧在养殖水处理应用技术的成熟，用户选择臭氧处理日增。
臭氧处理比紫外线消毒在渔业水处理中的优势：

1.臭氧能去除藻类，紫外线有时从尽藻类生长。

2.臭氧处理同时能降低亚硝氮和有机物，紫外线不能。

3.臭氧处理对水质清澈度要求比紫外线宽。

4.纯氧源臭氧处理同时对水体增氧。
臭氧具有强烈的杀菌作用，但其过量残留对养殖的鱼也有损害，为此必须通过后处理将臭氧或臭氧合成物去除后再用于养殖用水。特别是海水臭氧处理时，海水中含有各种微量元素，其中含有的溴、氯、碘、铁、锰等离子都能被臭氧及其分解产生的强氧化剂氧化而生成氧化性物质（OPO）,臭氧处理海水产生OPO的现象，是海水臭氧处理区别于淡水臭氧处理的一个显著特点。经测试，同样投加量的臭氧在淡水中何在海水中对细菌杀灭效果大致相同，因此可以判定OPO与臭氧的杀菌能力相当。残留的臭氧或OPO物资对生物体有毒性，必须去除，OPO的半衰期比臭氧长得多，故海水处理的复杂性更大。
在苗种生成的养殖水处理和工厂化养殖循环水处理的实际处理中，对不同的养殖品种必须使用不同的处理工艺和工作条件。我们与水产科研究机构合作，将臭氧处理技术应用于鲍鱼育苗、对虾育苗、贝类净化、鲟鱼育苗、松江鲈鱼育苗、养虾工厂、养鱼工厂、藻类培养等，反复实践，开发了相应的工艺流程和工况等应用技术，故能取得比紫外线更好的应用效果。

2.3工业循环水处理
现有工业循环冷却水中大量使用化学药剂成本较高，其排放对环境也造成威胁。在冷却水稳定剂的研发中，臭氧处理是有希望取代化学法的新型技术之一，报道中，国外一些公司对此作下了不少的技术研究和应用，如美国全国水处理公司用臭氧作为唯一的处理药剂来替代其他药剂用于工业循环冷却水处理，能阻垢、缓蚀、杀菌，能使冷却水在高浓缩倍数甚至零排污下运行，并成功处理了130多座系统。国内有些单位如请化做过这方面的课题研究，但需进一步研究确定臭氧冷却水的水质条件、温度范围、对中间产物的分析、臭氧处理法的工程评估和成本分析与其阻垢、缓蚀技术的复合等应用技术方面的问题。
该领域存在比较大的潜在市场，但需要在应用技术和工艺条件方面增加研究投入。我们也在近期正与其他单位一起开发臭氧-超声波用于闭式循环冷却水处理的工艺。

2.4 废水处理
臭氧在废水处理中作为消毒剂使用面临很大竞争，各种氯制剂、二氧化氯、过氧化氢、紫外线等，与一些常规方法比以设备成本和操作成本论臭氧处理都存在很大劣势。但在某些化工废水中，利用臭氧作为强氧化剂，或者是用臭氧的高级氧化技术应用于难降解有机废水，是一些国内外机构的研究课题。各种臭氧氧化技术和高级氧化技术如UV/O3H2O2/O2、O3/催化剂、UV/O3/H2O2适应于处理各种不同的难降解有机废水，如美国环保局规定，UV/O3为处理多氯联苯的最佳实用技术。国内一些院校对臭氧高级氧化技术的应用研究可能对臭氧企业开辟新的市场领域。

3. 工业氧化应用
利用臭氧的强氧化性应用于工业产品生产中以提高产品的质量或特性，其工艺是企业的专有的保密技术，如在纸浆漂白、碳黑处理等领域。近年一个新领域是在塑料复合膜的复合工艺中使用臭氧氧化替代空气氧化，因包装和复合材料业巨大的市场规模使得臭氧在此领域的开发应用前景诱人。国外的研究表明，在薄膜的复合工艺重视用臭氧氧化能大大增加复合强度，提高复合膜品质，同时也能减少粘合剂使用量，降低挤出温度。国内的一些薄膜产品企业已有应用臭氧处理工艺的生产线，但对于不同的复合薄膜品种，臭氧处理的浓度、时间等应用技术条件需要优化研究。臭氧企业可以增加在这方面的开发投入而成为该领域的专业技术持有者。

4. 农业应用

4.1 臭氧用于农业大棚的病害防治已有个别臭氧企业做出尝试，但商缺系统性的应用技术研究。绿色农业、有机农业的发展需要对病虫害防治采用传统的化学农药以外的技术和手段，农业植保界迄今还没找到可靠的、可大规模应用的方法。国内应用臭氧对食用菌培育的研究表明臭氧对食用菌的生长环境的精缓可大大提高食用菌的生长速度和品质，显示出臭氧在潮湿、较封闭的农业温室环境中有良好净化消毒作用，也有可能使其应用于各种农业大棚。但我们的实验表明，臭氧大规模应用农业大棚生产还需解决以下应用技术方面的问题：

4.1.1对不同大棚作物如黄瓜、西红柿等需研究对其产生有害影响的不同臭氧浓度和作用时间。

4.1.2对不同的温室病害如白粉病、霜霉病、灰霉病、根腐病等须确定有效防治的不同的臭氧浓度鱼作用时间。

4.1.3研究不同时段臭氧处理，如早上、中午、晚上，对作物和病害的不同影响。日照下和阴天臭氧处理的效果也有很大区别。

4.1.4臭氧处理的不同方式，如用臭氧水喷洒和臭氧气体直接作用，其效果差别也很大。

4.1.5在作物的不同生长阶段，如苗期、成熟期，臭氧的作用浓度和方式也有很大不同。

4.1.6无土栽培和普通栽培的臭氧处理方法存在很大差别。
不言而喻，农业植保的臭氧处理需在应用技术和方法研究方面耗费很大的时间和投入，但农业市场的巨大和农产品绿色化的明显趋势也可能使投入的企业获得可观的回报。

4.2 在集约式畜牧养殖场中，臭氧消毒除臭更是一种有前途的手段。我们在鸡舍的测试表明，使用臭氧定期消毒以控制环境中的细菌繁殖和除臭，可使肉鸡在整个生长期无病，对鸡的生长也无影响。但开发畜牧市场尚有以下问题：

4.2.1在臭氧处理环境中生长的鸡在分栏后很易生病，故须对整个鸡场以及鸡从孵化到宰杀的整个过程的生长环境进行处理控制。

4.2.2对畜牧养殖的臭氧处理还需做出工程评价及经济分析。

4.2.3臭氧长期使用对较长生命期的如蛋鸡的影响需要评估。

4.2.4养鸡场近年的低效益影响对新设备和技术的投资能力。

5. 卫生消毒应用

5.1臭氧在卫生消毒的主流市场-医院消毒领域一直没有大的市场份额。在卫生消毒规范中臭氧是作为一项非主要的氧化性消毒剂来介绍，其原因在于臭氧用于医院消毒方面存在的一些不利特性，如对金属和物品的腐蚀、消毒效果受有机物影响严重、使用较不方便成本较高等，而且现也已有许多较新的消毒剂和消毒方式竞争，如稳定型二氧化氯、过氧化氢发生器、等离子体消毒、高氧化还原水消毒、电解水消毒等，各具特性。利用臭氧的独特特性开发专用的消毒方式或产品，是在医院消毒领域竞争的有效方法。如有企业开发的医院‘床单位消毒器’，利用臭氧的气体特性，将医院的被褥、床垫装如密闭塑料袋后加压诸如臭氧气消毒，解决了医院被褥难消毒处理的问题，并且该方法很难被其他消毒方式替代。

5.2臭氧在食品工业用于对车间、生产用水、用品器皿的消毒杀菌是一个比较有前途的应用领域。自1997年美国FDA公告EPRI专家委员湖的结论，承认臭氧应用于食品过程符合GRAS（通用安全标准），臭氧可作为无限制的添加剂应用于食品业，臭氧在世界食品加工领域的应用得以快速发展，成为标准的冷杀菌技术之一，可喜的是，一些外向型的国内食品企业也已开始应用对生产环境和工艺过程进行杀菌。基于臭氧杀菌技术已被认定未无安全性危害、完全的无残留特性以及与其他食品业杀菌方法相比的方便性、广适性、故在该市场领域不至面临其他消毒产品的激烈竞争，随食品工业的发展，臭氧冷杀菌技术预计有很大市场空间。可能的应用如下：

5.2.1生产车间空气杀菌及表面消毒。

5.2.2生产用水净化。如用臭氧水对食品原料冲洗。

5.2.3冷库消毒。

5.2.4果蔬储藏保鲜。

5.2.5生产用具、工作服等消毒。

6. 结论
臭氧企业应选择专门的行业和市场领域，研究在该领域的应用技术专有技术，作为企业生存发展的基点；总体而论，臭氧水处理的应用市场远大于空气处理；在空气净化、处理、消毒领域，存在许多与臭氧技术同源性的更具优势的技术，臭氧企业大可相那些技术领域扩展；单一的臭氧家电产品，其应用技术和市场基础是可疑的；无专业应用技术基础的中小规模臭氧企业，其生存空间会渐趋消失。

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音叉式液位开关
单杆式感应原理 ，可广泛应用于各种不同密度、湿度、成分之固态物料；精确度高且操作简单、没有校准的麻烦，即使再细的料粉也能使用。
1、简介：
利用压电感应振动之音叉式料位开关，优点很多，可替代其他传统的音叉感应技术而为此领域之主流工具。单杆式感应原理 ，可广泛应用于各种不同密度、湿度、成分之固态物料；精确度高且操作简单、没有校准的麻烦，即使再细的料粉也能使用。产品之多样性，亦满足了各种行业不同的需求而作出精确的侦测，实为值得信赖之感应器。

2、动作原理：
本产品利用音叉振动的原理，在“音叉式料位开关”之感应棒底座，透过压电晶片驱动音叉棒，并且由另外一压电晶片接受振动讯号，使振动讯号得以循环，并且使感应棒产生共振。当物料与感应棒接触时，振动讯号逐渐变小，直到停止共振时，控制电路会输出电气接点信号。由于感应棒感度由前端向后座依次减弱的自然原理，所以当桶槽内物料于槽周围向上堆积，触及感应棒底座（后部）或排料时，均不会产生错误讯号。此外，振动的感应棒，亦会自然震落沾附在杆上的物料，所以感应棒上不会有堆积的物料。

3、产品特色：
·不需校准，使用简单，坚固耐用
·可震除料粉沾粘不怕感应器上堆料
·高低位断路保养，安全可靠
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4、应用：
“音叉式料位开关”用途范围光，可用于侦测不同密度、形态之物料的高低位。参考如下：
奶粉、冷冻洋芋片、豆类、糖、糖制品、咖啡豆、咖啡粉、冷冻干燥咖啡、茶叶、面粉、香料、动物食品、粒状物、花生、烟草、木屑、硬脂类、粉状纤维、玻璃矽粉、塑胶粉、苏打、煤炭等

臭氧发生器国家标准CJT3028[1].1-94臭氧发生器

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