昆山東靠上海，西鄰蘇州。自改革開放以來，經濟發展迅速。在國家統計局公布的全國百強縣（市）排名中，昆山位列第一。隨著人民生活水平的提高，廣大老百姓更加關注于自身的健康，對飲用水水質的要求也越來越高。昆山市政府和昆山自來水公司在保護水源（傀儡湖）的同時，決定投入大量資金上深度處理工程，也就是采用科學的臭氧加生物活性炭工藝。臭氧深度處理工藝的原理，就是利用臭氧的強氧化能力，對水中溶解性有機物，鹵代甲烷前體物，以及產生異味物質（水中土霉味物質、2-MIB等）的氧化去除，微生物的消毒殺菌等的深度凈化處理。
中國自來水廠應用臭氧處理技術開始于上世紀80年代中期。隨著衛生部2006年版新的《生活飲用水衛生標準》的發布，水質要求的提高及水源水的不斷惡化進一步推進了臭氧的應用。近幾年，廣東、浙江、上海等地陸續新建、改建了臭氧處理工藝水廠，安裝臭氧設備發生量達幾百公斤，其中包括由WEDECO提供臭氧發生系統及技術的深圳梅林水廠，浙江的桐鄉、海鹽、嘉善、平湖、乍浦、海寧、杭州濱江地面水廠，以及上海的浦東臨江水廠等。昆山深度處理工程是江蘇省的第一個深度處理工程，也是目前為止國內最大的深度處理工程。
圖1. 飲用水處理廠工藝流程圖示例
圖2. 影響激素平衡的人為物
圖3.昆山水廠的ITT WEDECO臭氧裝置
圖4. ITT WEDECO 臭氧系統組成圖
臭氧在飲用水處理中的應用
1. 臭氧在不同應用點的作用
現代給水處理廠對臭氧的優勢有不同的應用。
按照投加點來說，有預臭氧化、中間臭氧化和后臭氧化。比如：
預臭氧化和中間臭氧化用于：
◆口味和氣味控制
◆脫色
◆THM 前期氧化
◆增強微粒去除(改善絮凝和過濾)
◆鐵與錳氧化
◆去除農藥
◆藻類控制
◆氰化物、農藥、苯酚氧化
◆腐殖酸、富烯酸和丹寧酸控制
后臭氧化用于：
◆消毒和病毒控制
◆消滅隱孢子蟲
◆GAC前有機物氧化
2. 臭氧對激素與/或持久性物質的處理
不能或基本不能生物降解的物質稱為持久性物質。這些物質可能來自各種不同的人類活動。在這方面討論的主要來源包括化工原料(例如壬基酚、有機錫化合物、印刷電路板、酞酸鹽)、農藥(例如DDT、六六六殺蟲劑)、藥品和化妝品。
目前公開辯論的焦點是激素物質，即影響荷爾蒙系統的物質。
圖2是對這些化合物的一個摘要。對地表水中魚的荷爾蒙系統的消極效果已有報告。
昆山水廠介紹
昆山涇河水廠的生產能力為600,000 m3/d，前臭氧的設計投加量為1 mg/l，主臭氧的設計投加量為2 mg/l，最大臭氧需求量為75 kg/h。 ITT WEDECO提供四臺單機產量為20 kg/h的臭氧發生器及配套的前臭氧和主臭氧投加系統，并負責安裝和調試。
昆山第三水廠（二期）的生產能力為400,000 m3/d，前臭氧的設計投加量為1 mg/l，主臭氧的設計投加量為2 mg/l，最大臭氧需求量為50 kg/h。ITT WEDECO提供三臺單機產量為20 kg/h的臭氧發生器及配套的前臭氧和主臭氧系統，并負責安裝和調試。
昆山涇河水廠臭氧系統介紹
圖4以涇河水廠為例，展示了WEDECO臭氧發生系統的組成：
1. 氣源供應
VPSA/PSA車間提供濃度大于90%、常壓露點低于-65℃、壓力在1.8 ± 0.1 bar（g）的氧氣。如果氧的需求量提高，壓力將下降，LOX（液氧）車間自動提供追加的氧氣。
如果VPSA/PSA車間停止運行，LOX車間提供所有工藝需要的氣體。如果液氧太純，在超過99.6%的情況下，可混入少量的空氣（加氮）到原料氣，以預防臭氧產生量的不足。壓縮空氣由水廠提供，WEDECO提供干燥機對壓縮空氣進行干燥。加氮系統的加氮量通過針閥來調節，通過目測流量計控制。
原料氣的露點通過一個露點傳感器來監測。其它的控制參數有入口壓力，入口溫度和流量等。微粒過濾器能夠防止微粒進入臭氧發生器。
2. 臭氧產生
臭氧發生器的最大入口壓力由雙聯壓力開關來控制。如果此壓力超過一定的極限值，臭氧生產線馬上緊急停止運行，隔離閥將立刻自動關閉。
臭氧系統的核心部分是WEDECO EFFIZON HP 電極。制造臭氧的原料氣穿過電極管與絕緣介質管之間的很小的環形空間，以及絕緣介質管和不銹鋼管之間的環行空間。
在臭氧產生過程中，部分電能轉換成熱能。這些熱量被流過不銹鋼管的冷卻水帶走。
氣體流量計安裝在臭氧發生器出口處，測量實際流量。PLC根據此值和臭氧分析儀一起計算臭氧的產量。同時，平衡通過各個臭氧發生器的氣流也需要流量計。
a) 儀表
每一臺臭氧發生器裝備一臺高濃度臭氧濃度分析儀，被測氣體中的臭氧成分將被分析儀自帶的催化破壞器分解破壞掉。
臭氧產量的計算公式為：
 ：臭氧產量g/h
 ：臭氧濃度g/m3 NPT
 ：進氣流量g/m3 NPT
在臭氧車間分別裝有一個臭氧泄漏探頭和一個氧氣泄漏探頭。如果發生泄漏，超過預定值，臭氧的生產馬上停止。所有的開關閥門進入安全位置。閃光信號燈、報警器和排風扇將自動啟動。
b) 臭氧的投加和擴散系統
臭氧氣體被用在預臭氧接觸池和主臭氧接觸池。操作人員必須預先設定預臭氧接觸池和主臭氧接觸池的臭氧的投加量。結合外來的水流量信號，PLC將自動計算必要的臭氧量，并使用氣體調節閥分配氣體到前后臭氧。
一共有四個預臭氧接觸池。到每一個接觸池的氣流的分配可以用閥門手動調節，目測流量計控制。另外還配有止回閥，防止水倒流回臭氧發生器。
在水射器里，升壓泵產生強大的水流通過水射器，使氣體一側處于負壓狀態。臭氧氣體被吸進水射器，在那里同水完全混合�？偣舶惭b六個升壓泵，一個泵對應一個水射器。二號泵和四號泵是備用泵。
氣體/水混合物送到噴射嘴，噴射嘴的設計能有效地使含臭氧的旁水流和主水流在預臭氧接觸池內充分混合。
總共有六個主臭氧接觸池。分配到每一個接觸池的每一格的氣流可以由閥門來人工調節，通過目測流量計控制。
在主臭氧采用曝氣頭的投加方式。一般情況下，投加50%的氣體到第一格，25%到第二格，25%到第三格。
每個接觸池都裝有雙向安全閥。安全閥在負壓或過壓25 mbar的情況下打開。
c) 尾氣臭氧破壞系統
離開接觸池的尾氣首先通過一個除霧器，阻止水汽進入臭氧破壞器。尾氣臭氧破壞系統包括一個風機和一個催化臭氧破壞器。風機在接觸池內制造一個負壓，防止臭氧通過人孔蓋等位置泄漏出接觸池外，這個負壓保證尾氣氣流會流經破壞器。
催化劑在常溫下就可反應，但是為了防止冷凝和冷凝水在破壞器里聚集，進入破壞器的氣流被加熱到40-60 ℃。
在破壞器的底部裝有一個放空閥，用來排出冷凝水。每個接觸池布置裝有兩個破壞器，其中一個處于備用狀態。
d) 臭氧發生器的冷卻系統
冷卻水系統采取閉環式冷卻水系統，兩臺臭氧發生器共用一臺熱交換器。臭氧產生的過程中，一部分能量轉化成熱能。冷卻水的溫度對臭氧生產的效率有很大的影響。因此發生器使用規定的冷卻水很重要。冷卻水的水質要達到以下要求，以防止其對臭氧發生器內部腐蝕：
◆不含鐵銹或者鐵渣
◆不含非溶解的或者腐蝕性的成份
◆鐵<0.2 mg/l
◆錳<0.05 mg/l
◆懸浮顆粒<0.1 mg/l
◆氯化物<100 mg/l
到臭氧發生器的冷卻水流可以用閥門來調節，目測流量計控制。在臭氧發生器的輸出管安裝雙聯溫度開關，對冷卻水的溫度進行監控。
變頻器系統也需要用冷卻水進行冷卻。冷卻水流由流量計和電磁閥來控制。
涇河水廠深度處理工藝自2007年1月29日運行，2月23日開始正常運行。投加量從1.6 mg/L到2.0 mg/L不等，投加量控制主要是將炭池進水余臭氧濃度控制在0.02 mg/L左右。砂濾池出水經臭氧活性炭后COD去除率明顯上升，該工藝對COD的去除有一定的優勢。另外隨著時間的推移（天氣轉暖，溫度升高），活性炭去除氨氮的優勢也漸漸顯現。水中加入的臭氧分解為氧氣后，增加了水中溶解氧的濃度。主臭氧的出水溶解氧首先明顯上升，之后逐步下降。這表明，活性炭濾池進水具有較高的溶解氧濃度，加上臭氧氧化有機物后水中可生物利用有機物增加，有利于活性炭上微生物的生長，因此活性炭變為生物活性炭，利用活性炭上微生物對有機物的降解作用，提高了對有機物的去除效率和活性炭的使用周期。
比較深度處理工藝運行前后水廠出廠水水質的各項指標，結果見表1。
深度處理工藝剛剛起步，O3-BAC工藝對NH3-N、CODMn的去除效果還沒有完全顯現，目前NH3-N去除率與常規處理相比較平均可提高27.9%，去除率最高可達77.2%，且去除效果隨著氣溫的上升呈現提高的趨勢；CODMn去除率與常規處理相比較平均可提高32.8%，去除率最高可達74.6%，出水≤3.0 mg/L，已達到衛生部規范和建設部標準的要求；經過臭氧活性炭處理后，出水色度、嗅和味等感官指標也有大幅度的改善，嗅味基本沒有，口感明顯改善。
圖5. ITT WEDECO位于巴西的全球最大臭氧裝置，
600 kg/h O3。
后記
作為世界上最主要的臭氧系統制造商，ITT WEDECO有幸參與了昆山市深度處理工程的投標工作并一舉奪標。經過專家小組的評定，ITT WEDECO的臭氧發生器具有操作簡單，運行可靠，耗電量低，臭氧濃度高，占地面積小等特點；而且和其它臭氧制造商相比，ITT WEDECO在中國水處理行業占有絕對優勢的市場份額，并且安裝經驗豐富，還可以提供國內的技術服務，在此基礎上WEDECO的價格優勢也比其它廠家明顯。隨著中國對飲用水安全的重視程度逐漸提升，ITT WEDECO將在更多領域為中國提供高質的產品和服務。
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