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紫外线/臭氧/双氧水三段式高级氧化技术在工业污水深度处理中的革突破

更新时间: 2026-01-16
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 一、工业园区污水处理的卡脖子难题

1.1 珠海高栏港工业园区聚集石化、精细化工、制药等高污染产业,其污水具有 三高特性

  • 高毒性:含苯系物、卤代烃、多环芳烃等难降解有机物(COD 150–300 mg/LB/C0.1);

  • 高盐度TDS≥15,000 mg/L,抑制微生物活性并加剧设备腐蚀;

  • 高波动性:水量峰谷差达4倍(5,000–20,000 m³/d),水质瞬时变化超30%

2021年广东省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)修订后,要求出水COD≤50 mg/L(地表类水标准),传统生化+臭氧工艺去除率不足40%,成为园区可持续发展的核心瓶颈。

1.2 技术升级的迫切需求

  • 单一氧化技术失效:臭氧对卤代物氧化效率低(<20%),紫外光解对非吸光污染物无效;

  • 运行成本失控:无效药剂投加导致吨水处理成本超¥15元;

  • 生态风险累积:中间产物毒性更高(如甲醛、溴酸盐),威胁近海生态安全。

 

二、安力斯三段式高级氧化技术:原理与创新

安力斯创新设计 预氧化-主反应-矿化稳定三段式工艺,实现污染物梯级降解:

技术环节

创新设计

科学机制

预氧化段

射流混合器+静态混合器强化O₃/H₂O₂传质

H₂O₂诱发O₃链式反应:

主反应段

垂直流UV反应器(波长254 nm)嵌套蜂窝陶瓷催化剂

UV催化O₃裂解:

矿化段

中压紫外(MPUV200–400 nm)耦合H₂O₂精准投加

广谱紫外激发·OH无差别攻击

效能倍增机理

  • 自由基浓度提升:三段反应使·OH产率较单段工艺提高3.8倍;

  • 抗水质波动:通过ORP实时反馈调节氧化剂投加,COD去除率波动<5%

  • 零二次污染:终产物为CO₂H₂O,溴酸盐生成量<10 μg/L(国标限值50 μg/L)。

 

三、珠海高栏港项目全流程实施解析

项目概况与设计挑战

  • 处理规模1.9m³/d(峰值流量2,500 m³/h);

  • 进水水质COD 150–180 mg/L,苯系物≥20 mg/L,电导率18 mS/cm

  • 排放要求COD≤50 mg/L,苯≤0.1 mg/LTOC≤15 mg/L
     
    1)关键设备配置

系统

设备参数

技术创新点

臭氧发生器

产量25   kg/h(利旧改造),氧气源纯度≥93%

集成备用模块(2×2.5 kg/h),保障连续运行

UV光催化反应器

4组立式模块,216支中压灯(Heraeus光源),单灯功率2.5 kW

蜂窝陶瓷催化剂(TiO₂/活性炭复合载体)

双氧水投加系统

储罐8   m³×2,计量泵精度±1%(赛高品牌)

基于COD在线监测的PID动态投加算法

联合清华大学团队完成反应器流场-光场协同模拟:

  • 流场均匀性:导流板角度优化至45°,流速标准差从0.41降至0.15 m/s

  • 光利用效率:石英套管环形布局(半径200 mm),紫外辐射通量提升至98 W/cm²

3)智能控制系统

  • 多参数联动ORP/pH/COD在线仪(哈希品牌)实时调控O₃H₂O₂UV输出;

  • 尾气零泄漏:催化式破坏器(装填MnO₂/CuO)确保尾气O₃0.1 ppm

  • 云平台管理:数据接入安力斯智慧水脑,实现手机APP远程启停与故障诊断。

 

四、运行效能与经济性分析

4.1 污染物去除效能

指标

进水均值

出水均值

去除率

国标限值

COD (mg/L)

168

38

77.4%

≤50

苯系物   (mg/L)

22.5

0.08

99.6%

≤0.1

TOC (mg/L)

51.3

9.2

82.1%

≤15

急性毒性   (TU)

8.7

0.9

89.7%

≤1

4.2 成本效益对比

成本项

传统O₃工艺

三段式AOP

节约幅度

吨水药剂成本 ()

6.8

3.6

47%

吨水耗电   (kWh)

4.2

2.1

50%

设备维护费 (万元/)

320

180

44%

年综合效益:节省运营成本¥1,260万元,减少危废处理费¥350万元。

     

4.3 环境与社会价值

  • 生态修复:年减排COD 1,850吨,相当于消除5.2万吨生活污水污染当量;

  • 水资源回用:再生水用于园区冷却系统,年节水700

  • 技术模板:为粤港澳大湾区47个工业园区提供近0排放模板。

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