臭氧催化氧化计算书.doc

一、 进水条件
当用于解决废水时，除规定布水布气均匀外，还要注意调查分析进水来源状况，特别注意是否具有对催化剂产生危害的物质。以下为部分重要的原水进水条件。
1.1 pH
催化剂适宜的酸碱运营条件为pH=3～12，最佳的酸碱运营条件为pH=6-9，pH过低会影响催化剂寿命，并导致出水质量下降，pH过高会影响臭氧催化氧化的使用效果。
1.2 温度
进水温度过高或者过低会影响臭氧的使用效果，也会对催化剂的催化效果产生影响，建议温度范围为10-30℃，最佳运营温度为25℃。
1.3 氯化物
氯化物过高会对催化剂的使用效果产生影响，建议氯化物的浓度在5000mg/L以下，氯化物最佳浓度为500mg/L以下。
1.4 臭氧投加方式
臭氧分子在水中的扩散速度与污染物的反映速度是影响去除效果的重要因素。
二、 相关简图
1.1 催化氧化填料
催化剂重要特点如下：
(1) 选用碘值高、吸附能力强、耐磨强度好、质量稳定可靠的优质活性炭为载体，制备的催化剂具有很大的比表面积和合适的孔结构；
(2) 在活性炭载体表面选择性的负载Fe、Mn等过渡金属活性组分及K、Na等碱金属催化助剂，原位促进臭氧分解成羟基自由基并降解有机物；
(3) 催化剂的制备采用机械混合、成型、炭化和活化的生产工艺，活性组分在载体表面分散性良好。
催化剂填料图片如下：

臭氧催化氧化填料

规格参数如下：
项目
指标
单位
规格
外观指标
吸水率
%
45% -55%
粒径
mm
条形3-6
堆积密度
t/m3
0.45 -0.62
耐磨强度
%
≥92%
压碎强度
N/cm
≧110
碘值
mg/g
≧550
活性金属含量
%
3% -4%
性能指标
COD去除率
%
40%-75%
Rt（水力停留时间）
min
30-60
寿命
年
3~5
1.2 进水方式

臭氧催化高级氧化进水工艺流程
上游出水进入臭氧催化高级氧化池，一方面进入臭氧催化高级氧化池第一段，从原水取一定比例的水进行循环，在离心泵管道上设立射流溶气装置，通过溶气装置投加臭氧，达成提高臭氧气体的溶解效率，并有效减少臭氧投加量。溶解臭氧的污水，通过池底设立的二次混合设备，将含臭氧污水与原污水充足混合。含臭氧的污水，混合后的污水流经固定填充的固相催化剂表面，催化剂表面具有不平衡电位差，在催化剂的作用下，激发产生羟基自由基，羟基自有基的氧化还原电位为E0=2.8ev，在如此高的氧化电位的作用下大部分难降解的有机物发生断链反映形成短链的有机物或直接被氧化至CO2和H2O。第二段、第三段取水位置分别是第一段出水和第二段出水，同样采用高效臭氧溶气装置投加臭氧，原理与第一段相同。通过三段投加，污水中难降解有机物被充足降解，使污水达成设计标准。接触池内未溶解的臭氧需重新还原变为氧气，避免对大气环境导致污染。在臭氧接触池池顶上设立有臭氧尾气分解解决设施，设计采用热触媒式臭氧尾气解决装置进行解决，将空气中残留臭氧还原为氧气，使尾气解决装置出口处臭氧浓度低于0.1ppm。
相关工程案例平面简图如下：

内部构造简图如下：

三、 重要构筑物计算
1) 设计总水量Q设计=KZ*Q实际
KZ为变化系数，通常取1.3；Q设计单位为m3/h。
2) 总有效池容V有效=HRT*Q设计
HRT市政水取值1h，工业污水根据水质增长停留时间。
3) 单座设计流量Q1=Q设计/n1
n1为座数，根据现场占地面积拟定。
4) 单座臭氧催化氧化反映池格数n2
反映池格数n2根据进水浓度、去除效果等因素拟定，考虑是否需要多格数串联，若多格串联，每格体积不变则臭氧投加量逐步减少。
5) 单格有效池容V单格=V有效/（n1* n2）
6) 单位小时内COD消减量∆mCOD=（C进水-C出水）*Q设计*1h
C进水为进水COD浓度；C出水为出水COD浓度，设计去除率为30-75%。
7) 单位小时内臭氧投加量m臭氧=k1*∆mCOD
k1为臭氧用量与COD消减量质量比例关系，取值范围为1:1-2:1，设计取值参考市政污水1.2:1-1.5:1、工业污水1.5:1-2:1。
8) 臭氧发生器输出流量Q臭氧=m臭氧*k2/1h
1为单位时间，1h；k2为变化系数，通常取1.2。
9) 单位时间臭氧气量Q气量= m臭氧/（1h*C臭氧浓度）
臭氧浓度根据设备效率拟定; Q气量单位为m3/h。
10) 臭氧催化氧化缓冲配水区高度h1=1.35-1.5m
11) 总停留时间T=1h
有效池容V数值与单位小时设计进水量相同。
12) 进水区高度h2=1.2-1.5m
13) 滤板厚度h滤板=0.16m
工程案例套用0.16m钢筋混凝土。
14) 鹅卵石厚度h鹅卵石= A1+A2+A3=0.15+0.15+0.15=0.45m
A1表达粒径200mm左右鹅卵石；A2表达粒径150mm左右鹅卵石；A3表达粒径100mm左右鹅卵石。
15) 滤层停留时间t滤层=0.15-0.5h
16) 滤层池容V滤层= V催化剂=Q进水*t滤层
V催化剂指改性活性炭催化剂添加量，单位m3。
17) 滤料装填高度h3=V滤层/S或根据中试拟定填料高度h3，则S =V滤层/ h3
S表达构筑物底面积；h3高度规定市政水不低于1m，工业污水不低于2m。
18) 滤料接触时间t接触时间= h3/ v滤速
v滤速取值范围为4-6m/h。
19) 清水区高度h4
20) 总有效水深H有效=V单格/S =h2+h滤板+h鹅卵石+ h3+ h4
h4高度根据此数值调整，多数取值2.5-3.5m，不固定。
21) 总水深H=H有效+H超高
22) 反洗风机强度Q反洗风机=S*k3
S，单位为m2，指构筑物底面积；k3指反洗强度，取值15L/(m2.s)。
23) 反洗水强度Q反洗流量=S*k4
S，单位为m2，指构筑物底面积；k4指反洗强度，取值12L/(m2.s)。
24) 催化剂费用15000元/m3。