Шесть наиболее частых причин выхода из строя систем очистки воды озоном

Введение

Системы очистки воды озоном имеют множество применений. Около 1,6 миллиарда галлонов муниципальной питьевой воды обрабатывается озоном. Почти вся вода в бутылках перед розливом в бутылки содержит озон. Во многих операциях по мытью фруктов и овощей, особенно в готовых к употреблению пищевых продуктах, используется озон для защиты продуктов от бактерий и других патогенов. Важно, чтобы озоновые системы в этих приложениях работали надежно.

Знание того, что может пойти не так, может помочь муниципалитетам и промышленности принимать более разумные решения о том, какую систему очистки воды озоном купить и почему важны различные функции. В этой статье мы говорим о муниципальных / промышленных генераторах озона. Мы обсудим шесть наиболее распространенных причин отказов озоновой системы, методы предотвращения этих проблем и соответствующие приборы, которые могут обеспечить раннее предупреждение о потенциальных проблемах.

Системы очистки воды озоном

Системы обработки воды озоном используют кислород или сухой воздух и преобразуют присутствующий кислород в озон. Затем этот озон смешивают с водой для конкретной обработки воды, например, для дезинфекции. Эти системы могут выйти из строя по многим причинам. В этой статье их пытаются разделить на шесть категорий.

Общие механизмы отказа включают:

  • Обратный поток воды к генератору
  • Низкое качество подаваемого газа
  • Под размер системы
  • Низкая эффективность переноса озона
  • Охлаждение генератора озона
  • Неправильные материалы конструкции

Обратный поток воды в генератор озона

Коммерческий генератор озона не допускает попадания воды в генератор без серьезных повреждений. Потенциал обратного потока существует, потому что газ должен течь из генератора в воду, поэтому есть путь для воды, чтобы течь обратно в генератор. Эта ситуация усугубляется тем фактом, что озон может закачиваться через трубку Вентури в воду под более высоким давлением, чем в генераторе озона. Если есть проблемы с работой трубки Вентури или некоторые изменения в трубопроводе ниже по потоку, вода может попасть в генератор.

Часто встречаются обратные клапаны, которые предотвращают обратный поток воды, но обратные клапаны не являются надежным устройством для этой цели, особенно с учетом серьезных повреждений, которые могут возникнуть в результате обратного потока. Обратные клапаны в этом приложении имеют высокую вероятность выхода из строя. Большинство высококачественных систем очистки воды озоном используют многобарьерный подход для предотвращения обратного потока, используя несколько пассивных и активных устройств для обнаружения и противодействия обратному потоку.

Примеры включают обратные клапаны, сепараторы жидкости и контроль перепада давления в сочетании с нормально закрытым соленоидным клапаном. Мониторинг перепада давления основан на том, что при нормальной работе давление в генераторе должно превышать давление в точке нагнетания, иначе газ не попадет в воду. Запуск закрытия электромагнитного клапана исключает путь для воды к генератору. Использование нормально закрытого клапана означает, что даже в случае сбоя питания клапан закрывается и генератор защищен.

Другой используемый метод — размещение инструментов в газовой линии или в ловушках для жидкости, которые могут обнаруживать жидкую воду. Эти устройства можно использовать для отключения электромагнитного клапана и генератора.

Без такой защиты, как правило, наступление ряда обстоятельств, вызывающих возникновение обратного потока и повреждение генератора озона, является вопросом времени.

Низкое качество подаваемого газа

Генераторы озона требуют источника кислорода для генерации озона. Озон — это просто три связанных друг с другом атома кислорода (O3). Воздух, которым мы дышим, содержит около 21% кислорода и состоит из двух атомов кислорода (O2). Вы можете купить чистый кислород у поставщиков промышленных и медицинских газов. Также возможно получение кислорода с помощью так называемого Кислородный концентратор. Небольшие версии этих устройств используются в домашних медицинских целях. Они также производят чрезвычайно сухой газ, содержащий 90-95% кислорода.

Разные генераторы озона имеют разные оптимальные источники газа. Некоторые генераторы лучше всего работают с чистым кислородом, другие требуют азота (1-4%). Другие генераторы работают в сухом воздухе. Во всех случаях подаваемый газ должен быть очень сухим. Обычно это измеряется как точка росы, температура, при которой вода будет конденсироваться в воздухе. Для генераторов озона это значение обычно составляет около -100 градусов по Фаренгейту. Это означает, что в газовом потоке содержится всего несколько частей на миллион влаги.

Влага в подаваемом газе может вызвать накопление азотной кислоты в генераторе, создавая условия для сильной коррозии. Кроме того, влага также снижает эффективность реакции образования озона, снижая урожайность.

Чтобы убедиться, что подаваемый газ имеет надлежащее качество, можно использовать кислородные мониторы для определения концентрации кислорода в газе. Существуют мониторы точки росы и гигрометры, которые могут измерять количество влаги в потоке газа. Эти устройства часто используются в более крупных системах генерации озона.

Наконец, фильтрация важна для предотвращения попадания твердых частиц, масляных капель и паров углеводородов в генератор озона.

Недостаток озоновой системы

Даже хорошо спроектированная озоновая система не принесет никакой пользы, если она слишком мала. В некоторых приложениях легко предсказать правильный размер системы обработки озоном, а в других важно провести лабораторные и пилотные исследования. Это особенно верно для таких применений, как очистка поверхностных вод для питьевой воды в городских условиях или очистка промышленных сточных вод.

Сложность этих приложений, включая сезонные колебания, требует обширных испытаний перед окончательным проектированием системы. После того, как система построена, обычно очень трудно повысить производительность из-за ограничений по стоимости и пространству, которые существуют после первоначальной установки, если не предусматривается возможность расширения. Для более крупных проектов маловероятно, что компетентные инженерные фирмы допустят такую ​​ошибку, но для более мелких проектов возможно, что неверные предположения могут привести к заниженной системе.

Низкая эффективность переноса озона

При очистке воды система обработки воды озоном должна генерировать достаточное количество озона и растворять его в воде. Эффективность переноса озона — это процент растворенного озона в общем произведенном количестве. Только озон, который растворяется в воде, сможет проводить такие реакции, как дезинфекция, окисление органических молекул или усиленная фильтрация.

Озон имеет ограниченную растворимость в воде. Он более растворим, чем кислород, но менее растворим, чем хлор. Следующие параметры влияют на растворимость озона:

  • Отношение объема газа к объему жидкости (соотношение G / L): меньшее соотношение увеличивает эффективность
  • Размер пузырька: более мелкие пузырьки повышают эффективность
  • Спрос на воду для озона: более высокий спрос увеличивает эффективность
  • Концентрация озона: более высокая концентрация озона увеличивает эффективность
  • Давление: более высокое давление увеличивает эффективность, особенно давление на выходе Вентури
  • Время выдержки: более длительное время выдержки увеличивает эффективность
  • Температура: более низкая температура увеличивает производительность

Хорошо спроектированная система обработки воды озоном будет переводить> 90% произведенного озона в раствор. Хотя озон может быть произведен из сухого воздуха, концентрация производимого озона на 1-3% намного ниже, чем в системах, которые используют подачу кислорода из жидкого кислорода или кислородных конвертеров. Эти системы могут генерировать озон с концентрацией 6-10%. Наиболее распространенные системы подачи газа для водоподготовки — кислородные.

Для перехода газа в жидкость обычно используются мелкопузырьковые диффузоры или трубки Вентури. При любом методе смешивания необходимо учитывать правильное соотношение G / L, температуру, давление и время выдержки для удовлетворения заданной потребности в озоне. Если эти соображения не будут должным образом учтены, даже при достаточном производстве озона, ваше приложение может потерпеть неудачу.

Охлаждение генератора озона

Мощность генератора озона прямо пропорциональна температуре охлаждающей воды для систем с водяным охлаждением и температуре воздуха для систем с воздушным охлаждением. Обычно производители генераторов озона предоставляют производственные кривые для своих машин в зависимости от расхода газа и мощности. Эти значения всегда основаны на конкретной температуре воды на входе или температуре воздуха в их системах охлаждения.

Обычно производительность машины снижается на 0,5–1,0% на градус по сравнению со значением, указанным в кривых производительности или в таблице данных. Таким образом, если температура охлаждающей воды 20 градусов C вместо указанных 15 градусов C, эффективность генератора может быть снижена на целых 5%.

В системах водяного охлаждения, в которых используются чиллеры, обычно можно ожидать, что температура воды будет контролироваться, но если в качестве охлаждающей среды используется вода для обработки, температура воды может колебаться. В системах питьевого водоснабжения очищенная вода может использоваться для охлаждения генераторов. Эта вода обычно бывает теплее летом, чем зимой, что влияет на производительность. Инженеры часто увеличивают размер системы, чтобы учесть ожидаемые потери при повышении температуры воды. В противном случае результат может не соответствовать требованиям приложения.

Эта проблема более остро стоит в системах с воздушным охлаждением, поскольку условия окружающей среды могут сильно различаться. Если система озона не находится в помещении с кондиционированием воздуха, вероятно, что эффективность генератора упадет с повышением температуры. Поэтому добавление системы кондиционирования воздуха к корпусу генератора озона часто является хорошей идеей, когда ожидаются значительные колебания температуры.

Строительные материалы

Озон является сильным окислителем и может разрушать многие материалы. Особенно это касается каучука и эластомеров Buna-N. Повреждение материалов в системе обработки воды озоном может привести к утечке воды или озонового газа. Это также может вызвать выход из строя ключевых компонентов или инструментов.

При обработке воды озоном материалы могут подвергаться воздействию высоких концентраций озона 6-10% (от 60 000 до 100 000 частей на миллион) в газовой фазе или низких концентраций в жидкой фазе, несколько частей на миллион. Эти приложения существенно различаются. Тот факт, что материал может работать с озоном в высококонцентрированной газовой фазе, не означает, что он будет работать в жидкой фазе и наоборот.

Даже материалы, которые предназначены для использования с конкретным озоном, могут выйти из строя. Витон обычно считается приемлемым для использования в озоне как в жидкой, так и в газовой фазах. Витон, однако, бывает разных сортов, его можно комбинировать с различными материалами, а в случае мембран он может иметь встроенные ткани. Некоторые из этих вариантов могут не работать в определенных озоновых средах.

Так что вопрос строительных материалов сложен. Требуется опыт работы с некоторыми материалами для конкретных приложений. Таблицы совместимости материалов следует брать за отправную точку. Производители материалов — лучшее место, где можно проконсультироваться по поводу использования материалов, доступных марок и сертификатов.

Поделиться ссылкой: