9.9 臭氧净水

I 一般规定

9.9.1 阐明臭氧净水设施应该包括的设计内容。

9.9.2 关于臭氧投加位置的原则规定。

由于目前国内城镇水厂中采用臭氧净水设施实例较少，因此， 本规定所述原则基本上是依据国外的相似经验确定。设计中臭氧投加位置应通过对原水水质状况的分析，结合总体净水工艺过程的考虑和出水水质目标来确定，也可参照相似条件下的运行经验或通过一定的试验来确定。

9.9.3 关于臭氧投加率确定的原则规定。

由于臭氧净水设施的设备投资和日常运行成本较高，臭氧投加率确定合理与否，将直接影响工程的投资和生产运行成本。考虑到国内目前水厂中的实践经验很少，因此，本规定明确了宜根据待处理水的水质状况并结合试验结果来确定的要求。

9.9.4 从臭氧接触池排气管排入环境空气中的气体仍含有一定的残余臭氧，这些气体被称为臭氧尾气。由于空气中一定浓度的臭氧对人的机体有害。人在含臭氧百万分之一的空气中长期停留，会引起易怒、感觉疲劳和头痛等不良症状。而在更高的浓度下，除这些症状外，还会增加恶心、鼻子出血和眼粘膜发炎。经常受臭氧的毒害会导致严重的疾病。因此，出于对人体健康安全的考虑，提出了此强制性规定。通常情况下，经尾气消除装置处理后，要求排入环境空气中的气体所含臭氧的浓度小于 0.1μg/L 。

9.9.5 关于与臭氧气体或溶有臭氧的水体接触的材料要求的规定。

由于臭氧的氧化性极强，对许多材料具有强腐蚀性，因此要求臭氧处理设施中臭氧发生装置、臭氧气体输送管道、臭氧接触池以及臭氧尾气消除装置中所有可能与臭氧接触的材料能够耐受臭氧的腐蚀，以保证臭氧净水设施的长期安全运行和减少维护工作。据调查，一般的橡胶、大多数塑料、普通的钢和铁、铜以及铝等材料均不能用于臭氧处理系统。适用的材料主要包括 316 号和 305 号不锈钢、玻璃、氯磺烯化聚乙烯合成橡胶、聚四氟乙烯以及混凝土。

Ⅱ 气源装置

9.9.6 规定了臭氧发生装置的气源品种及气源质量要求。

对气源品种的规定是基于臭氧发生的原理和对目前国内外所有臭氧发生器气源品种的调查。由于供给臭氧发生器的各种气源中一般均含有一定量的一氧化二氮，气源中过多的水分易与其生成硝酸，从而导致对臭氧发生装置及输送臭氧管道的腐蚀损坏，因此必须对气源中的水分含量作出规定，露点就是代表气源水分含量的指标。据调查，目前国内外绝大部分运行状态下的臭氧发生器的气源露点均低于-60℃，有些甚至低于-80℃。一般情况下，空气经除湿干燥处理后，其露点可达到-60℃以下，制氧机制取的气态氧气露点也可达到-60℃到-70℃之间，液态氧的露点一般均在-80℃以下，因此，本规定对气源露点作出应低于-60℃ 的规定。

此外，气源中的碳氧化物、颗粒、氮以及氩等物质的含量对臭氧发生器的正常运行、使用寿命和产气能耗等也会产生影响，且不同臭氧发生器的厂商对这些指标要求各有不同，故本条文只作原则规定。

9.9.7 关于气源装置的供气气量及压力的规定。

9.9.8 对供应空气的气源装置设备备用的规定。

供应空气的气源装置一般应包括空压机、储气罐、气体过滤设备、气体除湿干燥设备，以及消声设备。供应空气的气源装置除了应具有供气能力外，还应具备对所供空气进行预处理的功能，所供气体不仅在量上而且在质上均需满足臭氧发生装置的用气要求。空压机作为供气的动力设备，用以满足供气气量和气压的要求，一般要求采用无油润滑型；储气罐用于平衡供气压力和气量；过滤设备用于去除空气中的颗粒和杂质；除湿干燥设备用于去除空气中的水分，以达到降低供气露点的目的；消声设备则用于降低气源装置在高压供气时所产生的噪声。由于供应空气的气源装置需要常年连续工作，且设备系统较复杂，通常情况下每个装置可能包括多个空压机、储气罐，以及过滤、除湿、干燥和消声设备，为保证在某些设备组件发生故障或需要正常维修时气源装置仍能正常供气，要求气源装置中的主要设备应有备用。

9.9.9 规定了供应氧气的气源装置的形式。

据调查，目前国内外水厂臭氧净水设施中以氧气为气源的均通过设置现场液氧储罐或制氧机这两种形式的气源装置来为臭氧发生装置供氧气。

9.9.10 关于液氧储罐供氧装置液氧储存量的规定。

液氧储罐供氧装置一般应包括液氧储罐、蒸发器、添加氮气或空气的设备，以及液氧储罐压力和罐内液氧储存量的显示及报警设备等。液态氧可通过各种商业渠道采购而来，其温度极低，在使用现场需要专用的隔热和耐高压储罐储存。为节省占地面积，储罐一般都是立式布置。进入臭氧发生装置的氧必须是气态氧，因此需要设置将液态氧蒸发成气态氧的蒸发器，蒸发需要的能量一般来自环境空气的热量（特别寒冷的地区可采用电、天然气或其他燃料进行加热蒸发）。通过各种商业渠道所购的液态氧的纯度很高（均在 99％以上），而提供给臭氧发生装置的最佳氧气浓度通常在 90％～95％，且要求含有少量的氮气。因此，液氧储罐供氧装置一般应配置添加氮气或空气（空气中含有大量氮气）的设备。通常采用的设备有氮气储罐或空压机，并配备相应气体混配器。储存在液氧罐中的液态氧在使用中逐步消耗，其罐内的压力和液面将发生变化，为了随时了解其变化情况和提前做好补充液氧的准备，须设置液氧储罐的压力和液位显示及报警装置。

采购的液态氧由液氧槽罐车输送到现场，然后用专用车载设备加入到储氧罐中。液氧槽罐车一般吨位较大，在厂区内行驶对交通条件要求较高，储存量越大，则对厂区的交通条件要求越高。另外，现场液氧储罐的大小还受消防要求的制约。因此，液氧储存量不宜过大，但储存太少将增加运输成本，带来采购液态氧成本的增加。因此，根据相关的调查，本条文只作出最小储存量的规定。

9.9.11 关于制氧机供氧装置设备的基本配置以及备用能力的规定。

制氧机供氧装置一般应包括制氧设备、供气状况的检测报警设备、备用液氧储罐、蒸发器以及备用液氧储罐压力和罐内液氧储存量的显示及报警设备等。空气中 98％以上的成分为氮气和氧气。制氧机就是通过对环境空气中氮气的吸附来实现氧气的富集。一般情况下，制氧机所制取的氧气中氧的纯度在 90％～95％，其中还含有少量氮气。此外，制氧机还能将所制氧气中的露点和其他有害物质降低到臭氧发生装置所需的要求。为了保证能长期正常工作，制氧机需定期停运维护保养，同时考虑到设备可能出现故障，因此制氧机供氧装置必须配备备用液氧储罐及其蒸发器。根据大多数制氧机的运行经验，每次设备停运保养和故障修复的时间一般不会超过 2d，故对备用液氧储罐的最小储存量提出了不应少于 2d 氧气用量的规定。虽然备用液氧储罐启用时其所供氧气纯度不属最佳，但由于其使用机会很少，为了降低设备投资和简化设备系统，一般不考虑备用加氮气或空气设备。

9.9.12 对气源品种及气源装置型式选择的规定。

就制取臭氧的电耗而言，以空气为气源的最高，制氧机供氧气的其次，液氧最低。就气源装置的占地而言，空气气源的较氧气气源的大。就臭氧发生的浓度而言，以空气为气源的浓度只有氧气气源的 1/5～1/3 。就臭氧发生管、输送臭氧气体的管道、扩散臭氧气体的设备以及臭氧尾气消除装置规模而言，以空气为气源的比氧气的大很多。就设备投资和日常管理而言，空气的气源装置均需由用户自行投资和管理，而氧气气源装置通常可由用户向大型供气商租赁并委托其负责日常管理。虽然氧气气源装置较空气气源装置具有较多优点，但其设备的租赁费、委托管理费以及氧气的采购费也很高，且设备布置受到消防要求的限制。因此，采用何种供气气源和气源装置必须综合上述多方面的因素，作技术经济比较后确定。据调查，一般情况下，空气气源适合于较小规模的臭氧发生量，液氧气源适合于中等规模的臭氧发生量，制氧机气源适合于较大规模的臭氧发生量。

9.9.13 关于供应空气的气源装置设置位置的规定。

由于臭氧发生装置对所供空气的质量要求较严格，且有一定的压力要求，过远的气体输送增加了管道中杂质对已经过处理的气体再污染的潜在危险，且空压机的供气能耗会增加，因此，本条文作出相关规定。

9.9.14 关于供应氧气的气源装置设置地点及氧气输送管道敷设的规定。

由于供给臭氧发生装置的氧气质量已经符合要求，过远的气体输送增加了管道中杂质污染气体的潜在威胁，且氧气输送距离过长存在发生火灾的隐患。此外，现行国家标准《氧气站设计规范》 GB 50030 中对氧气站及管道的设计作出了相应规定。因此，出于生产安全和消防安全的考虑，提出相关规定。

9.9.15 对气源装置设置条件的规定。

以空气或制氧机为气源的气源装置中产生噪声的设备较多，因此应将其设在室内。而以液氧储罐为气源的气源装置中产生噪声的设备较少，且储存液氧的储罐高度较高，考虑到运送液氧的槽罐车向储罐加注液氧时的操作方便，因此一般设置在露天，并要求对部分产生噪声的设备采取降噪措施。

Ⅲ 臭氧发生装置

9.9.16 关于臭氧发生装置最基本组成的规定。

臭氧发生器的供电及控制设备，一般都作为专用设备与臭氧发生器配套制造和供应。冷却设备用以对臭氧发生器及其供电设备进行冷却，既可以配套制造供应，也可根据不同的冷却要求进行专门设计配套。臭氧和氧气泄漏探测及报警设备，用以监测设置臭氧发生装置处环境空气中可能泄漏出的臭氧和氧气的浓度，并对泄漏状况作出指示和报警，其设置数量和位置应根据设置臭氧发生装置处具体环境条件确定。

9.9.17 关于臭氧发生装置产量及备用能力设置的规定。

为了保证臭氧处理设施在最大生产规模和最不利水质条件下的正常工作，臭氧发生装置的产量应满足最大臭氧加注量的需要。

用空气制得的臭氧气体中的臭氧浓度一般为 2％～3％，且臭氧浓度调节较困难。当某台臭氧发生器发生故障时，很难通过提高其他发生器的产气浓度来维持整个臭氧发生装置的产量不变。因此，要求以空气为气源的臭氧发生装置中应设置硬备用的臭氧发生器。

用氧气制得的臭氧气体中的臭氧浓度一般为 6％～14％，且臭氧浓度调节非常容易。当某台臭氧发生器发生故障时，既可以通过启用已设置的硬备用发生器来维持产量不变，也可通过提高无故障发生器的产气浓度来维持产量不变。采用硬备用方式，可使臭氧发生器正常工作时的产气浓度和氧气的消耗量处于较经济的状态，但设备的初期投资将增加。采用软备用方式，设备的初期投资可减少，但当台数较少时，有可能会使装置正常工作时产气浓度不处于最佳状态，且消耗的氧气将增加。因此，需通过技术经济比较来确定。

9.9.18 关于臭氧发生装置的设置地点及设置环境的规定。

臭氧的腐蚀性极强，泄漏到环境中对人体、设备、材料等均会造成危害，其通过管道输送的距离越长，出现泄漏的潜在危险越大。此外，臭氧极不稳定，随着环境温度的提高将分解成氧气，输送距离越长，其分解的比例越大，从而可能导致到投加点处的浓度达不到设计要求。因此，要求臭氧发生装置应尽可能靠近臭氧接触池。当净水工艺中同时设有预臭氧和后臭氧接触池时，考虑到节约输送管道的投资，其设置地点除了应尽量靠近各用气点外，更宜靠近用气量较大的臭氧接触池。据调查，在某些工程中，当预臭氧和后臭氧接触池相距较远时，也有分别就近设置两套臭氧发生装置的做法，但这种方式将大为增加工程的投资，一般不宜采用。

根据臭氧发生器设置的环境要求，规定必须设置在室内。虽然臭氧发生装置中配有专用的冷却设备，但其工作时仍将产生较多的热量，可能使设置臭氧发生装置的室内环境温度超出臭氧发生装置所能承受的限度。因此，应根据具体情况设置通风设备或空调设备，以保证室内环境温度维持在臭氧发生装置所要求的环境温度以下。

9.9.19 对设有臭氧发生器建筑内的用电设备的安全防护类型作出的规定。

Ⅳ 臭氧气体输送管道

9.9.20 关于确定输送臭氧气体管道的直径及适用材料的规定。

9.9.21 关于输送臭氧气体的埋地管敷设和室外管隔热防护的规定。

由于臭氧泄漏到环境中危害很大，为了能在输送臭氧气体的管道发生泄漏时迅速查找到泄漏点并及时修复，输送臭氧气体的埋地管一般不应直接埋在土壤或结构构造中，而应设在专用的管沟内，管沟上设活动盖板，以方便查漏和修复。

输送臭氧气体的管道均采用不锈钢管，管材的导热性很好，因此，在气候炎热的地区，设在室外的管道 ( 包括设在管沟内 ) 很容易吸收环境空气中的热量，导致管道中的臭氧分解速度加快。因此，要求在这种气候条件下对室外管道进行隔热防护。

V 臭氧接触池

9.9.22 关于臭氧接触池最少个数的规定。

在运行过程中，臭氧接触池有时需要停池清洗或检修。为不致造成水厂停产，故规定了臭氧接触池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于 2 个。

9.9.23 关于臭氧接触池接触时间的规定。

工艺目的和待处理水的水质情况不同，所需臭氧接触池接触时间也不同。一般情况下，设计采用的接触时间应根据对工艺目的、待处理水的水质情况进行分析，通过一定的小型或中型试验或参照相似条件下的运行经验来确定。

9.9.24 关于臭氧接触池的构造要求以及尾气排放管和自动气压释放阀设置的规定。

为了防止臭氧接触池中少量未溶于水的臭氧逸出后进入环境空气而造成危害，臭氧接触池必须采取全封闭的构造。

注入臭氧接触池的臭氧气体除含臭氧外，还含有大量的空气或氧气。这些空气或氧气绝大部分无法溶解于水而从水中逸出。其中还含有少量未溶于水的臭氧，这部分逸出的气体也就是臭氧接触池尾气。在全密闭的接触池内，要保证来自臭氧发生装置的气体连续不断地注入和避免将尾气带入到后续处理设施中而影响正常工作，必须在臭氧接触池顶部设置尾气排放管。为了在接触池水面上形成一个使尾气集聚的缓冲空间，池内顶宜与池水面保持 0.5～0.7m 的距离。

随着臭氧加注量和处理水量的变化，注入接触池的气量及产 生的尾气也将发生变化。当出现尾气消除装置的抽气量与实际产生的尾气量不一致时，将在接触池内形成一定的附加正压或负压，从而可能对结构产生危害和影响接触池的水力负荷，因此，必须在池顶设自动气压释放阀，用于在产生附加正压时自动排气和产生附加负压时自动进气。

9.9.25 关于臭氧接触池水流形式、导流隔板设置以及出水方式的规定。

由于制取臭氧的成本很高，为使臭氧能最大限度地溶于水中，接触池水流宜采用竖向流形式，并设置竖向导流隔板。在处于下向流的区格的池底导入臭氧，从而使气水作相向混合，以保证高效的溶解和接触效果。在与池顶相连的导流隔板顶部设置通气孔是为了让集聚在池顶上部的尾气从排放管顺利排出。在与池底相连的导流隔板底部设置流水孔是为了清洗接触池之用。

虽然接触池内的尾气可通过尾气排放管排出，但水中仍会含有一定数量的过饱和溶解的空气或氧气。该部分气体随水流进入后续处理设施会自水中逸出并造成不利影响，如在沉淀或澄清中产生气浮现象或在过滤中产生气阻现象。因此，接触池的出水一般宜采用薄壁堰跌水出流的方式，以使水中过饱和溶解气体在跌水过程中吹脱，并随尾气一起排出。

9.9.26 关于预臭氧接触池设计参数的规定。

1 根据臭氧净水的机理，在预臭氧阶段拟去除的物质大多能迅速与臭氧反应，去除效率主要与臭氧的加注量有关，接触时间对其影响很小。据调查国外的相关应用实例，接触时间大多数采用 2min 左右。但若工艺设置是以除藻为主要目的的，则接触时间一般应适当延长到 5min 左右或通过一定的试验确定。

2 预臭氧处理的对象是未经任何处理的原水，原水中含有一定的颗粒杂质，容易堵塞微孑 L 曝气装置。因此，臭氧气体宜通过水射器抽吸后与动力水混合，然后再注入到进水管上的静态混合器或通过专用的大孔扩散器直接注入池内。由于预臭氧接触池停留时间较短和容积较小，故一般只设一个注入点。

3 由于原水中含有的颗粒杂质容易堵塞抽吸臭氧气体的水射器，因此，一般不宜采用原水作为水射器动力水源，而宜采用沉淀 ( 澄清 ) 或滤后水。当受条件限制而不得不使用原水时，应在水射器之前加设两套过滤装置，一用一备。

4 根据对国内外有关应用实例的调查，接触池水深一般为 4～6m 。

5 由于接触池的池深较深，考虑到若导流隔板间距过小，不易土建施工和扩散器的安装维护以及停池后的清洗，故规定了导流隔板的净距一般不宜小于 0.8m 。

6 接触池出水端设置余臭氧监测仪是为了检测臭氧的投加率是否合理，以及考核接触池中的臭氧吸收效率。

9.9.27 关于后臭氧接触池设计参数的规定。

1 据调查，后臭氧接触池根据其工艺需要，一般至少由二段接触室串联而成，其中第一段接触室主要是为了满足能与臭氧快速反应物质的接触反应需要，以及保持其出水中含有能继续杀灭细菌、病毒、寄生虫和氧化有机物所必需的臭氧剩余量的需要。后续接触室数量的确定则应根据待水处理的水质状况和工艺目的来考虑。当以杀灭细菌和病毒为目的时，一般宜再设一段。当以杀灭寄生虫和氧化有机物 ( 特别是农药 ) 为目的时，一般宜再设两段。

2 每段接触室包括布气区和后续反应区，并由竖向导流隔板分开，是目前国内外较普遍的布置方式，故作此规定。

3 规定后臭氧接触池的总接触时间宜控制在 6～15min 之间，是基于对国内外的应用实例的调查所得，可作为设计参考。当条件许可时，宜通过一定的试验确定。规定第一段接触室的接触时间一般宜为 2min 左右也是基于对有关的调查和与预臭氧相似的考虑所得出。

4 一般情况下，进入后臭氧接触池的水中的悬浮固体大部分已去除，不会对微孔曝气装置造成堵塞，同时考虑到后臭氧处理的对象主要是溶解性物质和残留的细菌、病毒和寄生虫等，处理对象的浓度和含量较低，为保证臭氧在水中均匀高效地扩散溶解和与处理对象的充分接触反应，臭氧气体一般宜通过设在布气区底部的微孔曝气盘直接向水中扩散。为了维持水在整个接触过程中必要的臭氧浓度，规定气体注入点数与接触室的设置段数一致。

5 每个曝气盘在一定的布气量变化范围内可保持其有效作用范围不变。考虑到总臭氧加注量和各段加注量变化时，曝气盘的布气量也将相应变化。因此，曝气盘的布置应经过对各种可能的布气设计工况分析来确定，以保证最大布气量到最小布气量变化过程中的布气均匀。由于第一段接触室需要与臭氧反应的物质含量最多，故规定其布气量宜占总气量的 50％左右。

6 接触池设计水深范围的规定是基于对有关的应用实例调查所得出。对布气区的深度与长度之比作出专门规定是基于对均匀布气的考虑，其比值也是参照了相关的调查所得出。

7 由于接触池的池深较深，考虑到若导流隔板间距过小，不易土建施工和曝气盘的安装维护以及停池后的清洗，故规定了导流隔板的净距一般不宜小于 0.8m 。

8 接触池出水端设置余臭氧监测仪是为了检测出水中的剩余臭氧浓度，控制臭氧投加率，以及考核接触池中的臭氧吸收效率。

Ⅵ 臭氧尾气消除装置

9.9.28 关于臭氧尾气消除装置设备基本组成的规定。

一般情况下，这些设备应是最基本的。其中尾气输送管用于连接剩余臭氧消除器和接触池尾气排放管；尾气中臭氧浓度监测仪用于检测尾气中的臭氧含量和考核接触池的臭氧吸收效率；尾气除湿器用于去除尾气中的水分，以保护剩余臭氧消除器；抽气风机为尾气的输送和处理后排放提供动力；经处理尾气排放后的臭氧浓度监测及报警设备用于监测尾气是否能达到排放标准和尾气消除装置工作状态是否正常。

9.9.29 关于臭氧尾气中剩余臭氧消除方式的规定。

电加热分解消除是目前国际上应用较普遍的方式，其对尾气中剩余臭氧的消除能力极高。虽然其工作时需要消耗较多的电能，但随着热能回收型的电加热分解消除器的产生，其应用价值在进一步提高。催化剂接触催化分解消除，与前者相比可节省较多的电能，设备投资也较低，但需要定期更换催化剂，生产管理相对较复杂。活性炭吸附分解消除目前主要在日本等国家有应用，设备简单且投资也很省，但也需要定期更换活性炭和存在生产管理相对复杂等问题。此外，由于以氧气为气源时尾气中含有大量氧气，吸附到活性炭之后，在一定的浓度和温度条件下容易产生爆炸，因此，规定在这种条件下不应采用活性炭消除方式。

9.9.30 关于臭氧尾气消除装置最大设计气量和对抽气量进行调节的规定。

臭氧尾气消除装置最大处理气量理论上略小于臭氧发生装置最大供气量，其差值随水质和臭氧加注量不同而不同。但从工程实际角度出发，两者最大设计气量宜按一致考虑。抽气风机设置抽气量调节装置，并要求其根据臭氧发生装置的实际供气量适时调节抽气量，是为了保持接触池顶部的尾气压力相对稳定，以避免气压释放阀动作过于频繁。

9.9.31 规定了电加热臭氧尾气消除装置的设置地点及设置条件。

由于电加热消除装置长期处于高温 (250～300℃ ) 状态下工作，会向室内环境散发大量热量，造成室内温度过高。因此应在室内设有强排风措施，必要时应设空调设备，以降低室温。

9.9.32 规定了催化剂接触催化和活性炭吸附的臭氧尾气消除装置的设置地点及设置条件。