خطة تطبيق معالجة المياه لمولد الأوزون 3 كجم/ساعة
# خطة معالجة مياه مولد الأوزون 3 كجم/ساعة
## 1. الخلفية التقنية ونظرة عامة على المعدات
الأوزون (O₃)، باعتباره مؤكسدًا قويًا، يتمتع بقدرة أكسدة تفوق الكلور بمرة ونصف، ويُظهر مزايا كبيرة في مجال معالجة مياه الصرف الصحي. يُحوّل مُولّد الأوزون، المُخصص للاستخدام الصناعي، بسعة 3 كجم/ساعة، الأكسجين إلى أوزون عبر التفريغ الهالي. تشمل مكوناته الأساسية حجرة توليد الأوزون، ونظام إنتاج الأكسجين، ووحدة التبريد، ونظام التحكم الذكي. على سبيل المثال، يُمكن أن يصل تركيز الأوزون في بعض أنواع المعدات إلى 12% وزنًا، مع استهلاك طاقة أقل من 7 كيلوواط/ساعة/كجم من الأوزون. مزود بنظام تبريد مائي، ويعمل بثبات في بيئات تتراوح درجات حرارتها بين 5 و40 درجة مئوية، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات معالجة المياه واسعة النطاق.
تصميم تدفق العملية الأساسية
### 1. مرحلة المعالجة المسبقة
يجب أن تستهدف المعالجة المسبقة إزالة المواد الصلبة العالقة والشحوم والمواد العضوية الجزيئية الكبيرة وفقًا لخصائص جودة المياه المختلفة. على سبيل المثال، في معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن الصباغة والطباعة، يجب اعتراض حطام الألياف بواسطة مصافي، وفصل جزيئات الحبر باستخدام التعويم؛ أما في حالة الطلاء الكهربائي لمياه الصرف الصحي المحتوية على معادن ثقيلة، فيجب إضافة مادة تخثر لترسيب أيونات المعادن الثقيلة. تؤثر كفاءة المعالجة المسبقة بشكل مباشر على استخدام الأوزون، وتشير البيانات التجريبية إلى أن مياه الصرف الصحي المعالجة مسبقًا يمكن أن تحقق زيادة في كفاءة أكسدة الأوزون بأكثر من 30%.
### 2. نظام الجرعات والخلط بالأوزون
يستخدم مولد الأوزون 3 كجم/ساعة حاقن فينتوري مع عملية برج معبأ:
- حاقن فنتوري: يستخدم تدفق هواء عالي السرعة لتوليد ضغط سلبي، مما يمزج غاز الأوزون جيدًا مع مياه الصرف. يتراوح زمن التلامس بين 5 و8 ثوانٍ، وهو مناسب لتحلل المواد العضوية منخفضة التركيز.
- مفاعل برجي معبأ: البرج مملوء بحشوة كروية مجوفة متعددة الأوجه. يتم رش المياه العادمة من الأعلى إلى الأسفل بينما يتدفق الأوزون بشكل عكسي من الأسفل إلى الأعلى، مما يؤدي إلى توسيع مساحة سطح الغشاء السائل 5-8 مرات، مما يعزز بشكل كبير كفاءة نقل كتلة الأوزون. أظهرت حالة معالجة مياه الصرف الصحي البتروكيماوية أن هذه العملية حققت معدل إزالة COD بنسبة 68% ومعدل إزالة اللون يتجاوز 95%.
### 3. المعالجة المتقدمة والتحكم في الغازات المنبعثة
تتطلب أكسدة الأوزون مستويين من المعالجة اللاحقة:
- فصل الغاز عن السائل: يستخدم تقنية الترسيب بالجاذبية والفصل بالطرد المركزي لاستعادة الأوزون غير المتفاعل، مع معدل استرداد يزيد عن 92%.
- تدمير الغازات المنبعثة: يتم تحلل الأوزون المتبقي إلى أكسجين من خلال جهاز أكسدة محفز (يحتوي على محفز MnO₂/Al₂O₃) لضمان أن تركيزات الانبعاثات أقل من 0.1 جزء في المليون، وتلبية معايير جودة الهواء المحيط GB3095-2012.
المعالجة اللاحقة: بالنسبة للمواد العضوية المقاومة للحرارة، يمكن استخدام عمليات امتصاص الكربون المنشط أو الترشيح الحيوي معًا. على سبيل المثال، استخدم مشروع معالجة مياه الصرف الصحي الصيدلانية عملية "أكسدة الأوزون متبوعة بالتحلل الحيوي"، مما أدى إلى انخفاض ثابت في تركيز الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD) في النفايات السائلة إلى أقل من 50 ملغم/لتر، وهو ما يفي بمعيار الفئة أ من "معايير تصريف الملوثات في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية".
## . سيناريوهات التطبيق النموذجية وتكوين المعلمات
### 1. معالجة مياه الصرف الصناعي
- مياه الصرف الصحي الناتجة عن الطباعة والصباغة: مقياس معالجة 500 متر مكعب/يوم، جرعة أوزون 15 ملجم/لتر، زمن تلامس 15 دقيقة، تحقيق تحلل 90% من الأصباغ التفاعلية، لون المياه العادمة أقل من 10 مرات.
- مياه الصرف الصيدلانية: بالنسبة للمواد العضوية عالية التركيز (COD > 2000 ملغم/لتر)، يتم استخدام عملية "الأكسدة الحفزية للأوزون MBR"، مع جرعة أوزون تبلغ 50 ملغم/لتر وزمن تفاعل 30 دقيقة، مما يحقق إزالة أكثر من 85% من COD.
### 2. معالجة مياه الصرف الصحي البلدية
- المعالجة المتقدمة: بعد عملية AAO التقليدية، يتم إضافة خزان اتصال الأوزون بجرعة 10 ملغ / لتر، مما يؤدي إلى إزالة أكثر من 80٪ من المواد العضوية النزرة، ويلبي السائل متطلبات "معايير جودة مياه الشرب".
- تقليل الحمأة: يؤدي أكسدة الأوزون إلى تفكيك هياكل خلايا الحمأة، مما يقلل من إنتاج الحمأة بنسبة 30% مع تحسين أداء تجفيف الحمأة.
### 3. التطبيقات الخاصة
- مياه الصرف الصحي الطبية: بالنسبة لمياه الصرف الصحي التي تحتوي على الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض، فإن جرعة الأوزون بمقدار 20 ملغ / لتر مع وقت اتصال يبلغ 20 دقيقة تحقق تعطيل >99.99٪ من الإشريكية القولونية، وهو ما يتوافق مع "معايير تصريف ملوثات المياه للمؤسسات الطبية".
- معالجة مياه حمامات السباحة: باستخدام طريقة الجرعات الدورية للحفاظ على تركيز الأوزون المتبقي بمقدار 0.2-0.5 مجم / لتر، مما يمنع نمو الطحالب بشكل فعال مع تجنب تكوين منتجات التطهير المكلورة.
## . الكفاءة الاقتصادية وإدارة التشغيل والصيانة
### 1. تحليل التكلفة
لنأخذ جهازًا بقوة 3 كجم/ساعة كمثال:
- استهلاك الكهرباء: تم حسابه بمعدل 7 كيلووات ساعة/كجم من الأكسجين، والتشغيل لمدة 10 ساعات يوميًا يكلف حوالي 210 يوان صيني (سعر الكهرباء 0.3 يوان صيني/كيلووات ساعة).
- المواد الاستهلاكية: تتمتع أنابيب التفريغ الخزفية بعمر افتراضي يزيد عن 20000 ساعة، مع تكلفة استبدال سنوية تبلغ حوالي 50000 يوان صيني؛ وتكون تكاليف التشغيل باستخدام مصدر الأكسجين أقل بنسبة 40% من تكاليف التشغيل باستخدام مصدر الهواء.
- التكلفة الإجمالية: تبلغ تكلفة معالجة طن واحد من مياه الصرف الصحي حوالي 3-5 يوان صيني، وهو أقل بنسبة 25% من طرق أكسدة فينتون التقليدية.
### 2. نظام التشغيل والصيانة الذكي
تم تجهيز المعدات بنظام تحكم PLC، قادر على مراقبة في الوقت الحقيقي لـ:
- المعلمات الرئيسية مثل تركيز الأوزون، وكمية الجرعة، ووقت الاتصال
- حالة التشغيل مثل درجة حرارة مياه التبريد وضغط مصدر الغاز
- وظائف الإنذار التلقائي (على سبيل المثال، تسرب الأوزون، واضطرابات الجهد)
يوصى بتنظيف الأقطاب الكهربائية وصيانة نظام التبريد كل ثلاثة أشهر، وإجراء فحص شامل للأداء سنويًا لضمان أن عمر المعدات يزيد عن 8 سنوات.
