板式与管式臭氧工艺在印染废水处理中的应用对比

陈银霞

摘 要：本文阐述了臭氧工艺的原理同时对比了管式与板式臭氧发生器的工作原理，两者在该项目的投资、电耗、占地及运行维护等方面的区别。综合评选之后采用板式臭氧发生器作为主体处理设备。

关键词：印染废水；板式臭氧；管式臭氧

中图分类号：X703 文献标识码：A

0.引言

纺织印染废水是一种水量大、色度高、组分复杂的废水，水质变动范围大，废水中含有染料、浆料、助剂、酸、碱、纤维、杂质及无机盐等。目前国内多数印染厂采用物化与生化相结合的方法处理印染废水，但普遍由于印染废中的偶氮染料稳定性高、水溶性大、难降解，此方法难以取得令人满意的效果。臭氧的氧化性极强，在自然界中其氧化还原电位仅次于氟，常用于工业废水的杀菌消毒、除臭、脱色等，其作为一种高级氧化技术近年来被用于去除染料和印染废水的色度和难降解有机物。

1.工程概况

广东普宁某制衣公司是一家羽绒服生产企业。成衣水洗主要是通过物理、化学药剂改进衣服的形态、质感、光泽等外观，提高其穿着性能，废水主要含有纤维屑、颜料、少量的浆料。目前公司已有一套日处理水量为12000吨污水处理系统，主体工艺路线为：

废水——调节池——生化塔——厌氧池——一级好氧池——二级好氧池——一级沉淀池——二级沉淀池——清水池。

原水CODCr在1700～1800mg/L，经生化和物化处理后二沉池出水CODCr为150mg/L左右，超过《广东省水污染排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准中规定的限值—CODCr为100mg/L。为了提高出水水质，达到国家新制定的《纺织染整工业水污染排放标准》（GB4278-2012）中的相关要求，将出水CODCr降到80 mg/L以下。结合自身的水质状况，在考察了广东大塘工业园区污水处理站后，拟采用臭氧技术进行深度处理。

2.臭氧技术工艺对比

2.1臭氧技术原理简述

臭氧具有非常强的氧化特性，在水中可以产生能力极强的单原子氧（O）和羟基（OH）等活性粒子，可以氧化、分解水中的污染物和杂质。在处理印染废水时，臭氧可以氧化水中的无机物，如CN—、NH等，也可以氧化难以生物降解的有机物，如芳烃化合物等。臭氧氧化反应的途径有两条：一是臭氧通过亲核或亲电作用直接参与反应；二是在碱等因素作用下，通过活泼的羟基自由基与污染物反应。

臭氧在水中分解产生原子氧和氧气还可以产生一系列自由基，其反应式如下：

O3→O+O2

O+O3→2O2

O+H2O→2HO?

2HO?→H2O2

2H2O2→2H2O+O2

在碱性介质中，O3分解产生自由基的速度很快，其反应式为：

O3+OH -→HO2?+?O2-

O3+O2-→?O3-+O2

O3+HO2?→HO?+2O2

?O2-+HO?→O2+?H -

2.2两款主流的臭氧发生器原理及技术参数对比

目前在工业废水处理领域，市场上主流的两款臭氧发生器为：管式和板式臭氧发生器。大型臭氧发生器开始广泛应用一百多年以来，管式臭氧发生器（DBD放电室结构）一直处于市场主流地位；而随着近十几年来电子工业的高速发展，大型板式臭氧发生器在技术、设备生产和使用成本等方面有了突破性的进展，并且已经超过了管式臭氧发生器，更具竞争优势。

管式臭氧发生器的原理：在臭氧发生器内部有一定数目的管焊接在两个固定管板之间来当作接地电极。EFFIZON?evo电极置于接地管内，每个电极由一个高压电极、不锈钢网和一个电介质玻璃管组成。臭氧在接地电极、介电质和高压电极之间的间隙中产生。

板式臭氧发生器的原理：采用电晕放电技术，在高压电场的强电力作用下，高速运动的电子撞击氧气使之分解成氧原子，高速电子具有足够的动能，通过氧原子、氧分子及高速电子三体碰撞反应形成臭氧。

板式与管式臭氧发生器的主要技术参数和产品形式对比如下：

（1）技术参数方面

板式臭氧发生器：①臭氧浓度范围：0～200 mg/L；②功率因数：≧0.99；

③额定1kgO3/h电耗：6.5～7.5kWh；④寿命：10年；⑤占地面积：为管式的70%；

管式臭氧发生器：①臭氧浓度范围：10～130mg/L；②功率因数：≦0.95；

③额定1kgO3/h电耗：9.5～10.5kWh；④寿命：较短，需备用；⑤占地面积：大。

（2）基本结构：平板状和管状的区别。

（3）生产工艺

板式臭氧发生器由电子品流水线组装，加工中心数控机加，隧道炉厚膜电路方式加工导带电极与保护介质，等离子金属表面陶瓷处理；

管式臭氧发生器：罐体容器加工，弯板、吊装、焊接成型，搪瓷烧结与玻璃管拉伸而成。

（4）材质

板式臭氧发生器的电极材料为纯银、纯钛、铝镁钛合金；介质材料为电子级陶瓷；

密封材料为氟塑料、海波龙橡胶；

管式臭氧发生器的电极材料为不锈钢（304、316）、碳钢（A3）；介质材料为玻璃、搪瓷；密封材料为硅橡胶居多。

3.管式与板式臭氧技术在本项目中的应用对比

3.1经济分析与对比

根据同类印染废水深度处理相关工程经验，本项目臭氧投加量为100 g/m?，處理量为12000吨/天，24小时连续运行，则臭氧投加总量为50kg/h。分别采用一套50kg/h的板式臭氧发生器和两套25kg/h管式臭氧发生器（同时备用1套25kg/h的臭氧发生器单元），对比两者的设备投资、装机功率、氧气用量、占地面积等参数。

从表1可知，板式臭氧发生器的投资为管式臭氧发生器的62.86%，装机功率为管式臭氧发生器的52.45%，占地面积为管式臭氧发生器的75%，年运行费用为管式臭氧发生器的52.45%。另外，板式臭氧发生器放电室单元模块化，在设备维修方面更加便捷、快速。综合以上各项经济指标分析，最后确定采用板式臭氧发生器作为该项目升级改造的主体设备。

3.2处理效果

项目实施一年多，臭氧接触池进水和臭氧清水池出水平均水质见表2。

由表2可知臭氧对CODcr、苯胺和色度的去除率均为50%以上，出水水质优于《纺织染整工业水污染排放标准》（GB4278-2012）中染色用水的要求。

结语

通过对管式臭氧技术和板式臭氧技术的原理分析，技术参数的对比以及在本项目中的经济性分析，得到最适合的深度处理工艺——板式臭氧处理。经过技术升级改造后的系统经过连续运行近一年的时间，出水稳定良好，检修维护便捷，运行费用低，是印染废水提标改造的一个良好借鉴示范工程。

参考文献

[1]宋文，张宽照，罗路，等.清华同方高频大型板式臭氧发生器技术特点及水处理应用[D].2006年全国臭氧专业年会论文集.

[2]朱孟府，王海燕，宿红波，等.臭氧发生器的结构设计及性能评价[J].中国医学装备，2008（1）：18-20.endprint