AOP臭氧技术在工业循环水系统的应用

AOP臭氧技术在工业循环水系统的应用

刘刚

陕西黄陵煤化工有限责任公司 陕西黄陵 727307

摘要：分析了工业循环水系统中生物粘泥的扩散和设备的腐蚀问题。采用AOP工艺处理臭水，并将其与注入处理相比较。研究结果表明，AOP系统可以避免化学消毒造成的水质浊度和水蚀等不利因素，并具有消毒、排便、阻塞和节能的效果。因此，这是一种更环保、更经济和更有效的工业用水处理技术。

关键词：凉水塔；AOP（高级氧化技术）；臭氧；水处理；应用分析；

前言

随着近年来中国工业的迅速发展，石油、化工等领域的废水排放也有所增加。工业废水的主要组成部分是多环芳烃、卤化烃和生物黏泥，它们很难降解，并且具有各种特性。对于这类工业废水，传统的处理方法称为生物化学，但生物化学方法很难处理低生物化学物质，分子质量变化很大，处理效果有限。高级氧化技术具有操作简单、反应条件温和、效率高的特点，而且可以与预处理等其他技术结合使用，从而大大降低了应对成本。

一、高级氧化工艺简介

AOP技术使用压缩空气作为空气压缩和干燥的原料，从而产生90%以上的纯氧。氧气被发送到臭氧发生器，臭氧发生器在高频高压下产生臭氧，然后通过接触系统溶解到循环水中。智能循环水处理系统不仅能够准确地监测循环水中的臭氧浓度，而且还能够在线调节循环水中的臭氧浓度，并在冷却塔池底混合使用臭氧循环水。

先进氧化工艺特点:反应过程中产生了大量活性羟基自由基(·OH)，其氧化能力(2.80 V)较高；·OH在污染物方面缺乏选择性，可直接与污染物或中间产物反应；AOP是一个物理化学处理过程，反应容易控制；工艺可单独处理或与其他工艺结合处理。

二、现状分析及存在问题

1.现状分析

陕西黄陵煤化工公司建造了一套循环水系统，保有水量分别为4350m³，在循环水泵房安装了四个循环水泵，流量为3818.3m³/h，三个逆流机械抽风式轴流风机，冷却水的温度和雾状水的雾状状态非常适合细菌、病毒和藻类的生长和繁殖，复盖在金属表面和热交换设备管道。这种污物结合生物和无机污物的传热能力大大降低，造成严重腐蚀的微生物也可能在污物下生长。该公司的原始处理工艺是化学处理，但该设施的循环水往往携带少量有机物，容易与循环水中的化学品发生反应，降低了化学品使用效率，导致微生物扩散，增加了水质逐渐恶化和管道进一步腐蚀，不仅降低了换热器的效率，增加了换热器的能耗，浪费了能源，而且影响了冷却系统的正常运行和使用寿命。高级氧化技术是近年来发展起来的一种新的循环水处理技术。可对AOP臭氧灭菌技术进行测试，以全面解决企业的水力处理问题。

2.装置改造及运行情况

（1）工艺改造情况

笔者研究国内AOP技术后，根据化产车间的运行条件，选择国内成熟技术进行配套工程设计。根据4350m³的循环冷却水保有水量的设计，选用LR-CW-VI智能循环冷却水处理设备将水输送到循环冷却水泵出口， 并通过AOP系统按比例混合臭氧和循环水，然后再注入冷却塔池进行臭氧的细菌净化。 该系统是一整套循环冷却水处理装置，包括空压机、空气处理、制氧机、除臭剂、袋式过滤器、水空气混合装置、在线监测、电气控制等。易用性、高自动化和低成本。

（2）运行情况分析

控制再生水质量的主要指标是pH值、浊度、全铁、外来细菌、煤泥和油。在采用AOP系统后，经过一段稳定的运行时间后，循环冷却水的质量有了很大提高。根据AOP氧化引起的设备腐蚀是否存在，有必要在循环水箱中进行悬浮板试验。悬浮板腐蚀结果见表1。

三个悬浮表面形成致密氧化膜，无明显滚动。c悬浮体靠近循环注水入口，水温高，水流快，对悬浮体腐蚀有一定影响，导致腐蚀率高0.044mm/a，悬浮体整体平均腐蚀率为0.032mm/a 符合控制指标，即化学系统碳素钢悬浮物腐蚀率小于或等于0.075mm/a。

四、AOP项目实施效果及经济效益

1.阻垢与节能效果

AOP技术可以有效地破坏生物膜，去除生物杂质，使水中钙镁离子不易形成。碳酸钙和碳酸镁等化学沉积物以悬浮形式存在于水中，可通过分流过滤系统去除，从而清洁管道的电容器和壁，并在金属表面形成y-Fe，O3致密氧化膜，从而提高耐蚀性臭氧具有强大的生物破坏作用，可有效控制冷水中微生物的生长，防止形成新的水体，并消除生物蓄积物和蓄水层中的腐蚀。采用AOP技术后，既能去除设备和管道上的旧污物，又能防止新污物的形成，大大提高换热设备的换热效率，同时又能提高循环水泵效率。

2.降低清洗频率，减少维护费用

在循环冷却水的化学添加剂处理过程中，由于系统中出现腐蚀现象，必须每年清洗冷凝器和冷却塔，严重时更换冷却器。随着AOP技术的采用，随着细菌、藻类和生物粘泥的消除和阻碍，冷冻机和冷却塔的清洁工作将大大减少，从而减少经济损失和水的浪费以及清洁和维修的人力成本。

结束语

简而言之，高级氧化技术是一种新的水处理技术，具有快速反应、高效处理和广泛应用的特点，并已应用于各种工业废水的处理。AOP设备已安装并用于公司的循环冷却水系统。多年运作的结果表明，官方发展援助能够有效地消毒，水质也很清楚，这既有助于排水、阻塞和节能效果，也有助于节约用水、减少排放、保护公共卫生和提高效率循环冷却水处理效果显着，水质指标良好。

参考文献：

［1］孙怡，于利亮，黄浩斌，等.高级氧化技术处理难降解有机废水的研发趋势及实用化进展[J].化工学报，2017，68（5）：1743-1756.