Plan d'application pour le traitement de l'eau avec un générateur d'ozone de 3 kg/h
Plan d'application pour le traitement de l'eau avec un générateur d'ozone de 3 kg/h
## 1. Contexte technique et aperçu de l'équipement
L'ozone (O₃), puissant oxydant, possède un pouvoir oxydant 1,5 fois supérieur à celui du chlore et présente des avantages considérables dans le domaine du traitement des eaux usées. Le générateur d'ozone de 3 kg/h, appareil de qualité industrielle, convertit l'oxygène en ozone par effet corona. Ses principaux composants comprennent la chambre de génération d'ozone, le système de production d'oxygène, le module de refroidissement et le système de contrôle intelligent. À titre d'exemple, ce générateur peut atteindre une concentration d'ozone de 12 % en poids, pour une consommation d'énergie inférieure ou égale à 7 kWh/kg O₃. Doté d'un système de circulation d'eau pour le refroidissement, il fonctionne de manière stable dans des environnements dont la température varie de 5 à 40 °C, ce qui le rend adapté aux applications de traitement d'eau à grande échelle.
Conception du flux de processus de base
### 1. Étape de prétraitement
Le prétraitement doit viser à éliminer les matières en suspension, les graisses et les matières organiques de grande taille, en fonction des caractéristiques de qualité de l'eau. Par exemple, pour le traitement des eaux usées de teinture et d'impression, les débris de fibres doivent être retenus par tamisage et les particules d'encre séparées par flottation ; pour les eaux usées de galvanoplastie contenant des métaux lourds, un coagulant doit être ajouté pour précipiter les ions de métaux lourds. L'efficacité du prétraitement influe directement sur l'utilisation de l'ozone, et les données expérimentales montrent que les eaux usées prétraitées peuvent permettre d'accroître l'efficacité d'oxydation par l'ozone de plus de 30 %.
### 2. Système de dosage et de mélange d'ozone
Le générateur d'ozone de 3 kg/h utilise un injecteur Venturi combiné à un procédé de tour garnie :
Injecteur Venturi : utilise un flux d’air à grande vitesse pour générer une pression négative, mélangeant ainsi parfaitement l’ozone gazeux aux eaux usées. Le temps de contact atteint 5 à 8 secondes, ce qui convient à la dégradation des matières organiques à faible concentration.
Réacteur à tour garnie : La tour est remplie d’un garnissage de sphères creuses à facettes multiples. Les eaux usées sont pulvérisées de haut en bas tandis que l’ozone circule à contre-courant de bas en haut, multipliant par 5 à 8 la surface du film liquide et améliorant ainsi considérablement l’efficacité du transfert de masse de l’ozone. Un cas de traitement d’eaux usées pétrochimiques a démontré que ce procédé permettait d’atteindre un taux d’élimination de la DCO de 68 % et un taux de décoloration supérieur à 95 %.
3. Traitement avancé et contrôle des gaz résiduaires
L'oxydation de l'ozone nécessite deux niveaux de post-traitement :
- Séparation gaz-liquide : Utilise une technologie combinée de sédimentation par gravité et de séparation centrifuge pour récupérer l'ozone n'ayant pas réagi, avec un taux de récupération supérieur à 92 %.
- Destruction des gaz résiduels : L'ozone restant est décomposé en oxygène grâce à un dispositif d'oxydation catalytique (contenant un catalyseur MnO₂/Al₂O₃) afin de garantir des concentrations d'émissions < 0,1 ppm, conformément aux normes de qualité de l'air ambiant GB3095-2012.
Post-traitement : Pour les matières organiques réfractaires, l’adsorption sur charbon actif et la biofiltration peuvent être utilisées conjointement. Par exemple, un projet de traitement des eaux usées pharmaceutiques a mis en œuvre une combinaison de procédés d’« oxydation à l’ozone suivie d’une biodégradation », ce qui a permis d’obtenir une DCO de l’effluent stable en dessous de 50 mg/L, conforme à la norme de classe A des « Normes de rejet des polluants des stations d’épuration urbaines ».
## . Scénarios d'application typiques et configuration des paramètres
### 1. Traitement des eaux usées industrielles
- Eaux usées d'impression et de teinture : échelle de traitement de 500 m³/j, dose d'ozone de 15 mg/L, temps de contact de 15 minutes, permettant une dégradation de 90 % des colorants réactifs, couleur de l'effluent inférieure à 10 fois.
- Eaux usées pharmaceutiques : Pour les matières organiques à forte concentration (DCO > 2000 mg/L), le procédé « Ozone Catalytic Oxidation MBR » est utilisé, avec une dose d'ozone de 50 mg/L et un temps de réaction de 30 minutes, permettant d'atteindre une élimination de la DCO supérieure à 85 %.
2. Traitement des eaux usées municipales
- Traitement avancé : Après le procédé AAO conventionnel, un réservoir de contact à l'ozone est ajouté avec une dose de 10 mg/L, éliminant plus de 80 % des traces de matières organiques, et l'effluent répond aux exigences des « Normes de qualité de l'eau potable ».
- Réduction des boues : L'oxydation à l'ozone décompose les structures cellulaires des boues, réduisant ainsi la production de boues de 30 % tout en améliorant les performances de déshydratation des boues.
### 3. Applications spéciales
- Eaux usées médicales : Pour les eaux usées contenant des micro-organismes pathogènes, une dose d'ozone de 20 mg/L avec un temps de contact de 20 minutes permet d'obtenir une inactivation d'E. coli >99,99 %, conformément aux « Normes de rejet des polluants de l'eau pour les établissements médicaux ».
- Traitement de l'eau des piscines : Utilisation d'une méthode de dosage cyclique pour maintenir une concentration résiduelle d'ozone de 0,2 à 0,5 mg/L, inhibant efficacement la croissance des algues tout en évitant la formation de sous-produits de désinfection chlorés.
## . Efficacité économique et gestion des opérations et de la maintenance
### 1. Analyse des coûts
Prenons comme exemple un appareil de 3 kg/h :
- Consommation d'électricité : calculée à 7 kWh/kg O₃, un fonctionnement de 10 heures par jour coûte environ 210 RMB (prix de l'électricité 0,3 RMB/kWh).
- Consommables : Les tubes à décharge en céramique ont une durée de vie de plus de 20 000 heures, avec un coût de remplacement annuel d'environ 50 000 RMB ; les coûts d'exploitation avec une source d'oxygène sont environ 40 % inférieurs à ceux avec une source d'air.
- Coût global : Le coût de traitement d'une tonne d'eaux usées est d'environ 3 à 5 RMB, soit 25 % de moins que les méthodes d'oxydation Fenton traditionnelles.
### 2. Système intelligent d'exploitation et de maintenance
L'équipement est doté d'un système de contrôle PLC, capable de surveiller en temps réel :
- Paramètres clés tels que la concentration d'ozone, la dose administrée et le temps de contact
- État de fonctionnement, notamment la température de l'eau de refroidissement et la pression de la source de gaz
- Fonctions d'alarme automatiques (par exemple, fuite d'ozone, anomalies de tension)
Il est recommandé de nettoyer les électrodes et d'entretenir le système de refroidissement tous les trimestres, et de procéder à un contrôle complet des performances chaque année afin de garantir une durée de vie de l'équipement supérieure à 8 ans.
