摘要：雾化曝气臭氧氧化是利用近年来倍受关注的微米气泡将臭氧溶入水中的一项新技术。系统掌握雾化曝气臭氧氧化系统运行费用及其影响因素，对降低其运行成本具有重要意义。影响雾化曝气臭氧氧化系统工程运行费用的主要因素有臭氧投加量、臭氧气体浓度、气液比及循环泵过流水量等工艺参数，其中臭氧投加量和臭氧气体浓度的影响最大。在保证处理效果的前提下，减少臭氧投加量、提高臭氧气体浓度及加大气液比，是有效降低微米气泡发生设备运行费用的关键。研究结果表明，在其他条件相同的情况下，雾化曝气臭氧氧化系统的臭氧投加量需低于微孔曝气臭氧氧化系统的臭氧投加量3O%～4O%，其运行费用才有优势。
关键词：污水再生处理 臭氧氧化 运行费用 雾化曝气 微孔曝气 微米气泡
O 前言
运行费用是水处理工艺的一项重要考察指标，在国家实施节能减排的发展战略中，降低运行费用将是所有水处理工艺的发展目标。臭氧因其强氧化性，在水处理领域得到广泛的研究和应用，但也存在设备造价高、能耗大等不足。提高臭氧利用率，降低臭氧投加量和提高臭氧气体浓度，是降低臭氧氧化系统工程造价及运行费用的有效措施。雾化曝气臭氧氧化技术结合微米气泡(雾状气泡)技术与臭氧氧化技术的优点，可提高臭氧氧化能力，提高臭氧利用率。但是，雾化曝气臭氧氧化技术与微孔曝气臭氧氧化技术相比，需要增加微米气泡发生设备，其运行费用会增加多少，是工程应用中关心的重要问题。本文着重讨论雾化曝气臭氧氧化系统中微米气泡发生设备运行费用的影响因素，系统比较雾化曝气臭氧氧化系统和微孔曝气臭氧氧化系统的运行费用。
1 微米气泡发生设备的运行费用及影响因素分析
微米气泡发生设备有多种方式，其中“循环泵+微米气泡发生罐+释放器”系统是一种典型的微米气泡发生方式。该系统中循环泵的能耗是运行费用的主要部分。
微纳米臭氧气沟发生系统见图1。
1．1 泵过流水量的影响
微米气泡发生设备的运行费用主要是设备(循环泵)的电耗，各种型号循环泵的单位过流水量电耗大至相同，约为0.4 kW.h/m3，其单位过流水量的电费约为0.4元/m3[电费以1元/(kW.h)计]，见图2。
1．2 处理规模的影响
式(4)表明，在气液比、臭氧气体浓度、臭氧投加量一定的情况下，处理规模与循环流量(泵过流水量)成正比关系；如前述，单位过流水量电耗大至相同，因此，随着处理规模的增加，单位水量循环泵运行费用基本不变，见图3。
1．3 气液比的影响
由式(4)可知，对于单台泵而言，在其他条件不变的情况下，气液比越大可吸臭氧量越大，则可处理的水量越大；在处理规模一定的情况下，所需泵的台数越少，则其处理单位水量的能耗越低，即运行费用越低；处理规模越大，降低越明显，见图4。
1．4 臭氧气体浓度的影响
对于单台泵而言，在其他条件不变的情况下，臭氧气体浓度增加，气液比不变，臭氧投加量不变，则单台泵可处理的水量增加，在处理规模一定的情况下，所需循环泵台数减少，则处理单位水量的循环泵
运行费用降低(见图5)，如臭氧气体浓度200mg/l的运行费用是30mg/L时的13%。
1．5 臭氧投加量的影响
对于单台循环泵过流水量不变，气液比不变，臭氧气体浓度不变，臭氧进气流量不变，若臭氧投加量减少，则单台循环泵可处理的水量增加；在处理规模一定的情况下，则所需循环泵台数减少，能耗总量降低，折算为循环泵单位水量运行费用降低(见图6)。
2 雾化曝气臭氧工艺与微孔曝气臭氧工艺运行费用比较
雾化曝气臭氧工艺与微孔曝气臭氧工艺相比，多了1套微米气泡发生装置。本文根据A公司提供的臭氧发生系统的能耗与水耗、B公司提供的制氧系统的能耗及C公司提供的微米气泡发生设备的能耗资料，对雾化和微孑L两种曝气工艺在均用纯氧源臭氧发生器、均采用现场制氧的方式的条件下，不同臭氧投加量下的运行费用进行了计算，结果如图7所示。
由图7可知，随臭氧投加量的增加，雾化曝气臭氧氧化工艺与微孔曝气臭氧氧化工艺的运行费用均增加；在相同的臭氧投加量时，雾化曝气臭氧T艺比微孔曝气臭氧工艺的运行费用高3O%～40%；换言之，当雾化曝气臭氧工艺的臭氧投加量比微孔曝气臭氧工艺的臭氧投加量节约30%～40%或更高时，雾化曝气臭氧工艺的运行费用将低于微孔曝气臭氧工艺的运行费用。
3 结论
影响雾化曝气臭氧氧化系统运行费用的主要因素是臭氧投加量、臭氧气体浓度和气液比。在保证处理效果的前提下，减小臭氧投加量、增加臭氧气体浓度及提高循环泵气液比，是降低雾化曝气臭氧氧化系统关键设备运行费用的主要措施。
在相同的臭氧投加量、相同的臭氧气体浓度及气液比为0.1时，雾化曝气臭氧系统运行费用与微孔曝气臭氧氧化系统相比高30%～4O%，换言之，当雾化曝气臭氧氧化系统的臭氧投加量比微孔曝气
臭氧氧化系统的臭氧投加量节约3O%～40%时，雾化曝气臭氧氧化系统的运行费用将低于微孔曝气臭氧氧化系统的运行费用。
来源：《工业给排水》