การฆ่าเชื้อด้วยโอโซน: ขนาดโดส ประสิทธิภาพการถ่ายเท และปริมาตรห้องสัมผัส

กลุ่มเป้าหมาย: วิศวกรออกแบบโรงงานบำบัดน้ำเสีย (เทศบาลและอุตสาหกรรม) ในเวียดนาม อินโดนีเซีย มาเลเซีย และประเทศไทย เวลาอ่าน: ~7 นาที เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง: การฆ่าเชื้อด้วยโอโซน · คู่มือการออกแบบ

หลักการ

โอโซน (O₃) ออกซิไดซ์เชื้อจุลชีพ สี กลิ่น และสารอินทรีย์ (COD) ตัวเลขสองตัวที่กำหนดต้นทุนคือ ขนาดโดสที่ใช้จริง = ขนาดโดส / ประสิทธิภาพการถ่ายเท (te) และ พลังงานจำเพาะ (se) นอกจากนี้โอโซนยังเสี่ยงเกิดโบรเมตหากน้ำมีโบรไมด์ โอโซนยังมีความเสี่ยงเกิดโบรเมตเมื่อน้ำมีโบรไมด์ บทความนี้คำนวณความจุเครื่องกำเนิด พลังงาน O₂ และปริมาตรห้องสัมผัส

สูตรพื้นฐาน

Q_p = Q×pf (อัตราการไหลช่วงพีค) · applied = dose/te (te = ประสิทธิภาพการถ่ายเท) · kg/d = Q×applied/1000; kg/h = Q_p×applied/1000/24 · kWh = kg/d×se (se = พลังงานจำเพาะ kWh/kg O₃) · kWh/m³ = kWh/Q · O₂_kg = kg/d×o2r (o2r = O₂ ต่อ kg O₃, ~9 สำหรับการป้อน O₂) · lox = O₂_kg/1141 (m³ O₂ ของเหลว; ρ=1141) · Vol = Q_p×tc/1440 (tc = เวลาสัมผัส) · cellVol = Vol/nc; area = Vol/hd (hd = ความลึก) · off = kg/d×(1−te) (O₃ ใน off-gas)

dose = 5–12 mg/L (น้ำเสีย), te = 0.8–0.95 (ห้องสัมผัสแบบกระจาย), se = 6–12 kWh/kg O₃ tc = 10–20 นาที โบรเมต: ความเสี่ยงสูงขึ้นเมื่อโบรไมด์ >0.05 mg/L และ dose >5; bro₃ ≈ brp×(dose/10)×0.03

ตัวอย่าง

Q = 10000 m³/วัน, pf = 2, dose = 8, te = 0.9, se = 8, o2r = 9, tc = 15, nc = 3, hd = 5, brp = 50: Q_p = 20000; applied = 8/0.9 = 8.89; kg/d = 10000×8.89/1000 = 88.9; kg/h = 14.8; kWh = 88.9×8 = 711; kWh/m³ = 0.071; O₂_kg = 800; lox = 0.70 m³; Vol = 20000×15/1440 = 208 m³; area = 41.7; off = 88.9×0.1 = 8.9 kg/d.

5 ข้อผิดพลาดในการออกแบบ

1. te สูงเกินไป: ขนาดโดสที่ใช้จริงคลาดเคลื่อน 2 เท่า → ใช้ค่า te จริง 0.85–0.92
2. ลืม off-gas: มี O₃ 10–20 % ออกมา → ต้องมีอุปกรณ์ทำลาย; ห้ามปล่อยสู่อากาศ
3. brp สูง + dose >5: เกิดโบรเมต → ลดขนาดโดสหรือเปลี่ยนเป็น UV
4. tc < 10 นาที: เวลาสัมผัสไม่พอ → ขยายห้องสัมผัส
5. se ต่ำเกินไป: กำลังไฟสูญเปล่า → ใช้ค่า se จริงของเครื่องกำเนิด

เคล็ดลับการเดินระบบ

ใช้ เครื่องคำนวณโอโซน จากอัตราการไหล ขนาดโดส และประสิทธิภาพการถ่ายเท เพื่อหาความจุเครื่องกำเนิด พลังงาน และปริมาตรห้องสัมผัส ให้เทียบกับ คลอรีน (ถูกกว่า มีสารคงเหลือ) และ UV (ไม่เปลี่ยนสารเคมี) ติดตั้ง ORP ออนไลน์, DO และเครื่องวิเคราะห์โบรเมตเมื่อมีความเสี่ยง

สรุป

โอโซน: applied = dose/te, kg/d = Q×applied/1000, Vol = Q_p×tc/1440 พลังงาน = kg/d×se; O₂ = kg/d×9; อย่าลืม off-gas และโบรเมตเมื่อมีโบรไมด์