تطبيق مولد الأوزون في معالجة وتطهير مياه الشرب

مولد الأوزون هو جهاز يستخدم الأوزون (O₃) لمعالجة المياه، مما يُحسّن جودة المياه بشكل فعال. الأوزون مُؤكسد قوي، قادر على قتل الملوثات العضوية وتطهيرها وإزالة ألوانها ورائحتها وتحليلها بكفاءة. ويُستخدم على نطاق واسع في مجال معالجة مياه الشرب.

نظرة عامة على تصميم نظام الأوزون

يشتمل نظام الأوزون بمصدر الأكسجين 12 كيلو/ساعة لشركة سانكانج بشكل أساسي على مولد أوزون، ونظام جرعات أوزون أمامي، ونظام جرعات أوزون خلفي، ونظام استنفاد أوزون غاز الذيل، ونظام الكشف ومراقبة PLC، ونظام هواء الجهاز ونظام تجديد هواء الأكسجين السائل.

يُوفَّر مصدر غاز غني بالأكسجين بتركيز يزيد عن 90% في الموقع، مع مصدر غاز أكسجين نقي كبديل. عند الاستخدام، يُضاف حوالي 5% من الهواء المضغوط كمكمل نيتروجين ليصل تركيز الأكسجين إلى حوالي 95%. يُرشَّح مصدر الغاز عبر نظام إزالة الغبار لإزالة الغبار الذي يزيد حجمه عن 0.0 لتر ميكرومتر. خط أنابيب المدخل مُزوَّد بصمامات إغلاق، وصمامات أمان، وجهاز كشف نقطة الندى، ومستشعرات ضغط، ومقاييس ضغط، وغيرها. يُحوَّل الأكسجين إلى أوزون عبر حجرة تفريغ الأوزون، ثم يُنقل إلى خط أنابيب نقل الأوزون عبر نظام كشف تركيز الأوزون، وجهاز كشف التدفق، والتنظيم. كما يُزوَّد خط أنابيب المخرج بمستشعرات درجة حرارة ومقاييس ضغط.

يقوم جهاز إمداد طاقة الأوزون بإخراج مصدر طاقة بجهد يبلغ حوالي 4 كيلو فولت وتردد يبلغ حوالي 800 هرتز إلى غرفة تفريغ الأوزون، مما يشكل مجالًا كهربائيًا متوسط التردد وعالي الجهد في وحدة التفريغ لتحويل الأوزون₂إلى O₃يأتي جهاز إمداد الطاقة بالأوزون مع نظام تحكم PLC، والذي يمكنه تحقيق التحكم التلقائي المحلي في البئر والتواصل مع وحدة التحكم الرئيسية PLC

ورشة الأوزون مُجهزة بجهاز إنذار لتسرب الأوزون وجهاز إنذار لتسرب الأكسجين. في حال تجاوز تسرب الأوزون أو الأكسجين في الورشة الحدّ المسموح به، يُصدر الجهاز إنذارًا. كما يُمكن للبئر تشغيل نظام عادم الورشة في الوقت نفسه.

ينقسم تصميم خزان التلامس الأمامي للأوزون إلى خطي جرعات متوازيين، كل خط مزود بمجموعة من وحدات جرعات الأوزون، باستخدام الجرعات النفاثة، تتكون من مضخة معززة، حاقن نفاث، مقياس تدفق، صمام تحكم كهربائي، صمام قطع هوائي، مستشعر ضغط، مقياس ضغط، إلخ. يتم التحكم في مجموعتي وحدات جرعات الأوزون بشكل موحد بواسطة وحدة التحكم PLC في خزانة التحكم في الجرعات الأمامية، ويتم التحكم بها بواسطة خزانة التحكم في الجرعات الأمامية وفقًا لمعدل تدفق إمدادات المياه ونسبة الجرعات المحددة. اضبط جرعة الأوزون تلقائيًا. تم تصميم مضخة التعزيز للاستخدام المزدوج والاحتياطي، مع خطي تغذية يغذيان الأوزون في خزان التلامس الأمامي للأوزون في وقت واحد. يتم إيقاف تشغيل صمام القطع الهوائي لوحدة تغذية الأوزون تلقائيًا وفقًا للضغط، مما يمنع تدفق المياه بشكل فعال إلى خط أنابيب توصيل الأوزون.

ينقسم تصميم خزان ما بعد التلامس بالأوزون إلى قسمين للتشغيل، ولكل قسم خط جرعات أوزون واحد. كل خط مزود بثلاث نقاط جرعات، ونسبة جرعات الأوزون عند النقاط الثلاث هي 60% (بنطاق تنظيم يتراوح بين 40 و80%)، و20% (بنطاق تنظيم يتراوح بين 10 و30%)، و20% (بنطاق تنظيم يتراوح بين 10 و30%) من كمية الجرعة في اتجاه تدفق الماء. تُستخدم أقراص تهوية دقيقة المسام لجرعات الأوزون. صُمم كل خط جرعات أوزون بمجموعة من وحدات التحكم في جرعات الأوزون، تتضمن عدادات تدفق، وصمامات تنظيم كهربائية، ومقاييس ضغط، وغيرها. يتم التحكم في مجموعتي وحدات جرعات الأوزون بشكل موحد بواسطة وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) في خزانة التحكم اللاحقة للجرعات، ويتم ضبط كمية جرعات الأوزون تلقائيًا وفقًا لمعدل تدفق إمدادات المياه ونسبة الجرعات المحددة. يتم ضبط مكشطة التحكم في جرعات الأوزون بشكل موحد في خزانة التحكم الرئيسية (PLC)، ويرسل جهاز التحكم الرئيسي (PLC) تعليمات التحكم إلى خزانة مكشطة التحكم في الجرعات الخلفية. يتم توزيع صفيحة التهوية الدقيقة المسامية بالتساوي داخل خزان تلامس الأوزون الخلفي، ويتم حقن غاز الأوزون بالتساوي في الماء من خلال صفيحة التهوية ذات الفتحة الواسعة.

خزان ما بعد التلامس مع الأوزون مُجهز أيضًا بمنافذ متعددة لأخذ العينات، تُستخدم للكشف عن تركيز الأوزون المتبقي في الماء. كما يُمكن لنظام التحكم بالكشط ضبط كمية الأوزون المضافة تلقائيًا عن طريق الكشف عن تركيز الأوزون في الماء.

لضمان توازن الضغط داخل وخارج خزانات التلامس الأوزونية الأمامية والخلفية، تم تركيب صمامات أمان ثنائية الاتجاه في الأعلى.

صُمم مُعطِّلا أوزون غاز العادم الخلفي لنظامي الجرعات المسبقة للأوزون الأمامي والخلفي، أحدهما قيد الاستخدام والآخر احتياطي، لضمان أن يكون تركيز الأوزون المُنبعث في الغلاف الجوي المحيط أقل من 0.1 جزء في المليون. يحتوي مُعطِّل أوزون العادم على جهاز مراقبة لتركيز أوزون العادم عند المخرج ومنفذ أخذ عينات عند المدخل. يُراقب تركيز العادم بواسطة جهاز محمول لمراقبة تركيز الأوزون. عندما يكون تركيز العادم مرتفعًا، يُمكن تقليل جرعة الأوزون عن طريق ضبط إعدادات النظام.

مصدر أكسجين 12 كجم/ساعة مولد أوزون

يعتمد مولد الأوزون على مولد الأوزون ذو التردد المتوسط الكبير 12 كجم/ساعة والذي تم تطويره بشكل مستقل من قبل شركة Sankang، والذي يتكون بشكل أساسي من مكونات غرفة تفريغ الأوزون وأجهزة إمداد طاقة الأوزون.

المعايير الفنية الرئيسية

تم تصميم المعايير الفنية لتركيب هذه المعدات وفقًا لوثائق العطاء: إنتاج الأوزون ≥ 20 كجم O₃/ساعة، تركيز الأوزون ≥ 8.0% وزن؛ استهلاك الطاقة 7.8-leOk Wh/kgO₃

وصلت تقنية الأوزون الحالية لشركة سانكانج إلى استهلاك طاقة ≤ 10 كيلووات ساعة / كجم من الأوزون₃في ظل ظروف تركيز الأوزون ≥ 10% وزناً

غرفة تفريغ الأوزون

بناءً على هيكل وتقنية غرفة تفريغ مولد الأوزون التقليدي بسعة 12 كجم/ساعة، تم تحسين عملية تبريد غرفة التفريغ وعملية تجميع هيكل التفريغ، مما عزز كفاءة تبريد غرفة التفريغ. خضع هيكل التفريغ لفحص دقيق، وقيمة السعة لكل وحدة تفريغ متقاربة، مما يُعزز إنتاج الأوزون عالي التركيز.

نظام جرعات ما قبل الأوزون

صُمم نظام جرعات الأوزون الأمامي بثلاث مضخات تعزيز (اثنتان قيد الاستخدام وواحدة احتياطية)، ومجموعتين من وحدات التحكم في جرعات الأوزون لضمان تشغيل مترابط، ومحللي أوزون غاز خلفي (واحد قيد الاستخدام وواحد احتياطي)، وصمامي أمان ثنائيي الاتجاه، وخزانة تحكم واحدة في الجرعات. تضبط خزانة التحكم في الجرعات تلقائيًا كمية جرعات الأوزون وحالة التشغيل/الاحتياطي للمعدات ذات الصلة من خلال الإعدادات، وتتواصل مع وحدة التحكم الرئيسية PLC.

6. نظام جرعات ما بعد الأوزون

خزان ما بعد اتصال الأوزون

صُمم خزان ما بعد التلامس بالأوزون للعمل في حجرتين، بسعة معالجة تبلغ 4167 متر مكعب/ساعة. يستخدم جهاز توزيع جرعات الأوزون رؤوس تهوية من الألومينا، وقد صُممت رؤوس التهوية البالغ عددها 96 رأسًا بناءً على حجم التهوية ومنطقة الخدمة. يتراوح حجم مسام مسام التهوية الدقيقة بين 10 و15 ميكرومتر، مما يُنتج فقاعات دقيقة بحجم 1-2 مم. بفضل تصميم خط توزيع جرعات أوزون واحد لكل شبكة، زُوّد كل خط بثلاث نقاط توزيع، ونسبة توزيع الأوزون في كل قسم هي 60% و20% و20% في اتجاه تدفق المياه. يبلغ عدد أقراص التهوية المستخدمة في نقاط التوزيع الثلاث 26 و11 و11 قرصًا على التوالي.

صُممت كل شبكة بصمام أمان ثنائي الاتجاه، ليصبح المجموع صمامين. صُمم كل خط توزيع أوزون بمجموعة واحدة من وحدات التحكم في توزيع الأوزون.

تصميم 2 من أجهزة تحليل غاز الأوزون الخلفية لنظام ما بعد ملامسة الأوزون، مع جهاز احتياطي واحد و2 من أجهزة إزالة الضباب.

وحدة التحكم في جرعات الأوزون

يُمرَّر غاز الأوزون عبر أنابيب إلى أعلى خزان تلامس الأوزون، ويُقسَّم إلى مسارين لدخول كل خط جرعات أوزون، كلٌّ منهما مُجهَّز بمجموعة من وحدات جرعات الأوزون. تُكتَشَف كل مجموعة من وحدات جرعات الأوزون وتُنظَّم بواسطة مقياس تدفق الأوزون وصمام تحكم كهربائي، ثم تُقسَّم إلى ثلاثة أنابيب فرعية. بعد أن يقيس كل مقياس تدفق فرعي معدل تدفقه، يدخل إلى ثلاث نقاط جرعات. كل فرع مُجهَّز بمقياس تدفق؛ مُزوَّد بصمامات تنظيم يدوية ومقاييس ضغط للتحكم في حجم الغاز وقياس الضغط، مع التحكم في جرعة الأوزون في كل نقطة.

محلل الأوزون العادم

لأن الأوزون غاز ضار، يجب إزالة الأوزون غير المذاب في غاز العادم لتلبية معايير تركيز الأوزون المسموح بها في البيئة. تم تركيب جهازين لتعطيل غاز العادم في كل من نظامي الأوزون الأمامي والخلفي، أحدهما قيد الاستخدام والآخر احتياطي.

يعتمد تدمير غاز الأوزون المصاحب على طريقة تحلل غاز الأوزون المصاحب الهجينة بالتسخين التحفيزي، والتي تُحلل الأوزون الزائد في غاز الأوزون المصاحب بشكل رئيسي من خلال التحلل التحفيزي. يتكون الجهاز من خزان تفاعل تحفيزي، وسخان، ووحدة تحكم في درجة الحرارة، ومروحة طرد مركزي، وكاشف، ونظام تحكم، ومكونات أخرى. بالإضافة إلى التحكم اليدوي في الموقع، يمكن أيضًا تحقيق التحكم الآلي عن بُعد باستخدام نظام التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC).

يُسخّن غاز العادم مسبقًا قبل دخوله خزان التفاعل التحفيزي لمنع تكوّن الماء السائل نتيجة التكثف أثناء العملية. يُتحكّم في السخّان بواسطة وحدة تحكم في درجة الحرارة لضمان عمل النظام ضمن نطاق درجة الحرارة المُحدّد. تُحلّل جزيئات الأوزون في خزان التفاعل التحفيزي بواسطة المحفّز، ويُستخرج غاز العادم المُزال منه الأوزون من الطبقة التحفيزية بواسطة مروحة طرد مركزي ويُفرّغ في الغلاف الجوي.

يتم التحكم في محلل غاز الأوزون الذيل بواسطة وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) في الموقع للتشغيل التلقائي، مما يحقق مراقبة يدوية/تلقائية في الموقع لتشغيل جهاز تعطيل غاز الأوزون الذيل، والتواصل مع وحدة التحكم الرئيسية PLC لنظام الأوزون لتحقيق وظيفة المراقبة عن بعد.