1. 오존 소개

오존은 화학식 O3를 가지며, 삼원자 산소 또는 슈퍼옥사이드라고도 합니다. 비린내에서 유래되었으며, 상온에서 산소로 자가 환원될 수 있습니다. 비중이 산소보다 크고 물에 쉽게 용해되며 분해되기 쉽습니다. 오존은 산소 원자를 가진 산소 분자로 구성되어 있기 때문에 일시적인 상태일 뿐입니다. 산소 원자는 산화에 의해 소모되고, 남은 산소 원자는 결합하여 산소를 형성하여 안정된 상태가 됩니다. 따라서 오존은 2차 오염을 일으키지 않습니다.

오존은 수용액에서 기체 상태보다 분해 속도가 빠릅니다. 물에서 오존의 분해 반감기는 온도와 pH에 따라 달라집니다. 온도가 높아질수록 분해 속도가 빨라집니다. 온도가 100℃를 초과하면 분해가 심해지고, 270℃에 도달하면 즉시 산소로 전환됩니다. pH가 높을수록 분해 속도가 빨라집니다. 상온 상압의 공기 중에서는 분해되며, 반감기는 약 15~30분입니다.

2. 수처리에서의 오존의 응용

오존 산화를 이용한 폐수 처리는 저농도의 오존을 함유한 공기 또는 산소를 사용합니다. 주요 처리 시설은 오존 발생기와 공기-물 접촉 장비로 구성됩니다. 오존 산화법은 주로 수질 소독, 수중 시안화물과 같은 오염 물질 제거, 수색 탈취, 철, 망간과 같은 금속 이온 제거, 그리고 악취 및 불쾌한 냄새 제거에 사용됩니다.

1. 물 소독:

오존은 광범위하고 빠르게 작용하는 살균제로, 다양한 병원성 박테리아뿐만 아니라 내성 포자, 바이러스 등에도 염소보다 더 뛰어난 살균 효과를 보입니다. 오존 살균 후 탁도 및 색상과 같은 물의 물리적, 화학적 특성이 크게 개선되었습니다. 화학적 산소 요구량(COD)은 일반적으로 50~70% 감소할 수 있습니다. 오존 산화 처리는 벤조(a)피렌과 같은 발암 물질도 제거할 수 있습니다.

2. 물에서 페놀, 시안화물과 같은 오염 물질을 제거하세요.

오존법을 사용하여 페놀과 시안화물이 함유된 폐수를 처리하는 데 필요한 실제 오존량과 반응 속도는 물 속의 황화물과 같은 오염 물질의 양과 물의 pH 값에 관련이 있으므로 필요한 전처리를 수행해야 합니다.물 속의 페놀을 이산화탄소와 물로 산화시키기 위해 이론적으로 필요한 오존량은 페놀 함량의 7.14배입니다.오존을 사용하여 시안화물을 산화시키는 경우, 첫 번째 단계는 시안화물을 약간 독성이 있는 시안산염으로 산화시키는 것이며, 필요한 오존량은 이론적으로 시안화물 함량의 1.84배입니다.두 번째 단계는 시안산염을 이산화탄소와 질소로 산화시키는 것이며, 이론적으로 필요한 오존량은 시안화물 함량의 4.61배입니다.오존 산화법은 일반적으로 활성 오니법과 함께 사용됩니다.활성 오니법은 먼저 페놀과 시안화물과 같은 대부분의 오염 물질을 제거하는 데 사용되고, 그런 다음 오존 산화법을 사용하여 처리합니다. 또한 오존은 폐수에 존재하는 알킬벤젠설포네이트나트륨(ABS), 단백질, 아미노산, 유기아민, 리그닌, 부식질, 헤테로고리 화합물, 사슬불포화 화합물 등의 오염물질을 분해할 수도 있습니다.

3. 물의 탈색:

인쇄 및 염색 폐수는 오존 산화법을 이용하여 탈색할 수 있습니다. 이러한 폐수에는 디아조, 아조 또는 벤젠 고리를 가진 고리형 화합물과 같은 발색단이 포함되어 있는 경우가 많습니다. 오존 산화는 염료 발색단의 2가 결합을 분해하고, 발색단을 구성하는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센과 같은 고리형 화합물을 파괴하여 폐수를 탈색합니다. 오존은 탈색 속도가 빠르고 친수성 염료에는 효과가 좋지만, 소수성 염료에는 효과가 약합니다. 친수성 염료가 포함된 폐수는 20~50 mg/L의 오존으로 10~30분 동안 처리하면 95% 이상의 탈색 효과를 얻을 수 있습니다.

4. 물에서 철, 망간 등의 금속 이온을 제거하세요.

철과 망간과 같은 금속 이온은 오존 산화를 통해 물에서 분리되어 금속 산화물을 형성할 수 있습니다. 이론상 오존 소비량은 철 이온의 0.43배, 망간 이온의 0.87배입니다.

5. 냄새 및 불쾌한 냄새 제거:

지표수와 공업용수에서 발생하는 악취는 방선균, 곰팡이, 조류의 분해 산물과 알코올, 페놀, 벤젠과 같은 오염물질에 의해 발생합니다. 오존은 이러한 오염물질을 산화 및 분해하여 불쾌한 냄새와 악취를 제거합니다. 또한, 오존은 하수 처리장, 슬러지 처리장, 쓰레기 처리장의 탈취에도 사용될 수 있습니다.

6. 폐수 B/C 개선

생분해가 어려운 복잡한 유기 화합물을 함유한 일부 폐수의 경우, 오존의 산화 특성을 이용하여 복잡한 유기 화합물을 일정 수준의 생분해성을 가진 단순 유기 화합물로 분해한 후 생화학적 처리를 거칠 수 있습니다. 오존은 일반적으로 특정 화학 폐수의 전처리 공정에 사용됩니다.

3、오존발생기 소개

오존 발생기는 오존 가스(O3)를 생성하는 장치입니다. 오존은 분해되기 쉽고 저장할 수 없기 때문에 현장에서 직접 생산하여 사용해야 합니다(특별한 경우 단기 보관이 가능합니다). 따라서 오존을 사용할 수 있는 모든 장소에는 오존 발생기를 사용해야 합니다.

오존을 생성하는 방식에 따라 현재 오존 발생기는 고전압 방전, 자외선 조사, 전기 분해의 세 가지 주요 유형이 있습니다.

고전압 방전형은 오존발생기 방전실의 구조에 따라 관형과 판형으로 구분되며, 이 역시 일반적인 오존발생기 유형이다.

4、오존 장비 선택

1. 분해가 어려운 COD에 대한 오존 투여량 결정

COD 투여량(오존=1:4)을 사용하여 경험을 바탕으로 계산

2. 예:

특정 인쇄 및 염색 폐수는 COD 지수가 300mg/L인 20m³/h를 생산하며 100mg/L로 처리됩니다.

(1) 1:3의 복용량을 섭취하세요

(2) COD 절대값을 300-100=200mg/L로 감소시킨다.

(3) 단위오존 필요량 = 200 * 3 = 600mg/L = 600g/m³

(4) 1시간당 필요한 오존 총량은 600g/m³ * 20m³=12kg이다.

(5) 오존 이용률 90%, 시간당 필요 오존 생산량 = 12kg/0.9 = 13.3kg

(6) 안전율은 1.2이고, 시간당 필요한 오존선별량은 13.3 * 1.2=16kg/h이다.

위 내용은 프로젝트 경험을 바탕으로 한 몇 가지 용량입니다. 생산 공정이 다르고 폐수 수질도 다양하기 때문에 경제적 손실이나 이상적인 결과를 얻지 못하는 처리 공정을 피하기 위해 오존 장비를 선택할 때는 소규모 테스트를 통해 오존 용량을 확인하는 것이 가장 좋습니다.

오존 수치 선택을 위한 계산 공식:

하수 수질 및 처리 공정에 따라 오존 주입량을 결정하고, 오존 주입량과 시간당 처리수량을 기준으로 오존 사용량을 결정하며, 시간당 오존 사용량을 기준으로 오존 발생기의 수와 모델을 선택합니다. 계산식은 다음과 같습니다.

G=q*g

공식에서: G는 시간당 사용된 오존량(g/h)입니다.

Q - 최대 시간당 하수 처리 용량, m³/h

G - 오존 투여량(g/m³ 하수)

5. 오존 접촉 반응기 설계

오존 처리를 위한 접촉 반응기는 오존을 물에 용해시키고 오존 반응 시간을 확보하는 장치입니다. 따라서 오존 접촉 반응기는 오존의 용해 속도(오존 흡수율 향상)와 반응 속도(오염 물질 제거율 향상)라는 두 가지 기능을 갖춰야 합니다.

오존 접촉 탱크의 설계 요구 사항:

(1) 접촉풀은 수직분리대에 의해 분리되어 직렬로 연결된 2~3개의 접촉실로 구성된다.

(2) 각 접촉 챔버는 수직 가이드 배플로 분리된 가스 분배 영역과 후속 반응 영역으로 구성됩니다.

(3) 오존가스는 가스분배구역 하단에 위치한 미세다공성 통기디스크를 통해 물 속으로 직접 확산되어야 하며, 가스주입점의 개수는 접촉챔버의 구획수와 일치해야 한다.

(4) 통기디스크의 배치는 공기분배 변화과정에서 균일한 공기분배를 확보해야 하며, 1구간의 공기분배는 전체 공기분배의 약 50%를 차지한다.

(5) 접촉풀의 설계수심은 5.5~6m로 하고, 가스분배구역의 깊이와 길이의 비율은 4 이상이어야 한다.

(6) 분류 구획 사이의 공간 거리는 0.8m 이상이어야 합니다.

(7) 접촉탱크의 출구에는 잔류오존 모니터링 장치를 설치하여야 한다.