臭氧发生设备及在污水处理中的应用

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1、一、臭氧的基本知识1、什么是臭氧？臭氧又称富氧、三子氧、超氧。雷电过後，有时人们可以闻到它的气味。臭氧在常温下可以自行还原为氧气。臭氧是氧的同素异形体，分子式为O3，是一种较为不稳定的、活泼的气体。大气中少量的臭氧可在某些自然和人为的条件下产生，包括：闪电，日光对烟雾成分的作用，有故障的电灯开关和电机刷，高压输电线路，复印机，核辐射，紫外灯以及水电解等等。2、臭氧的性质在常温下，臭氧为蓝色气体，不过在常温下，蓝色并不明显，除非是相当厚的气体。臭氧略溶于水，标准压力和温度下〔STP)，其溶解度比氧大13倍，比

2、空气大25倍。臭氧的化学性质极不稳定，在空气和水中都会慢慢分解成氧气，由于分解时放出大量热量．故当其含量在25％以上时，很容易爆炸，但一般臭氧化空气中臭氧的含量很难超过10％．在臭氧用于饮用水处理的较长历史过程中，还没有一例关于臭氧爆炸的事例。为了提高臭氧利用率，水处理过程中要求臭氧分解得慢一些．而为了减轻臭氧对环境的污染，则要求处理后尾气中的臭氧分解得快一些。臭氧的氧化能力臭氧的氧化性极强，其氧化还原电位仅次于氟，在其应用中主要应用这一特性。臭氧的标准电极电位除比氟低之外，比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧

3、化剂都高。说明臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的。同时，臭氧反应后的生成物是氧气，所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。臭氧的毒性和腐蚀性臭氧属于有害气体，由于臭氧的臭味很浓，浓度为0.1ppm时，人们就感觉到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的历史，至今也没有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道。臭氧具有很强的氧化性，除了金和铂外，臭氧化空气几乎对所有的金属都有腐蚀作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化，但铬铁合金基本不受臭氧腐蚀。基于这一点，生产上常使用含25％cr的铬铁合金(不锈钢)来制造臭氧发生设备和加注

4、设备中与臭氧直接接触的部件。臭氧对非金属材料也有了强烈的腐蚀作用，即使是在别处使用得相当稳定的聚氯乙烯塑料扳等，在臭氧加注设备中使用不久便见开裂和穿孔等。在臭氧发生设备和计量设备中，不能用普通橡胶作密封材料，必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等。二、臭氧产生的机理：目前生产臭氧的方法大致有：无声放电法、核辐射法、紫外线法、等离子体射流法和电解法等。工业上大量的臭氧是用专门设计的电晕放电方法制造的。电晕放电法(无声放电或辉光发电法)就是一种干燥的含氧气体流过电晕放电区产生臭氧的方法，常用的原料气体有：氧气

5、、空气以及含氧混合气体。下图是一种典型电晕放电，由充满气体的间隙和一块介电体分开的两块金属扳电极组成。在对电极施加高电压，同时，含氧气体从放电间隙流过。输入到电晕中的大部分电能，主要是以热的形式被散失较小部分转化为光、声、化学等能量。增加发生器进气的流量，可以增加臭氧的产量，降低臭氧的浓度，从而抑制臭氧的分解，降低了电耗。但是在如水处理等方面应用时，臭氧浓度越高效果越好，因此进气流量应结合具体的需要及发生器的性能来确定。1、臭氧产量的影响因素1）气源的质量和流量2）空气的露点3）电晕功率(1)提高电源的输出

6、频率(2)提高电源电压气体干燥2、臭氧发生器应用时应注意的问题臭氧发生器应用于水处理工程等场合时，有很多因素可能影响发生器的效率及其可靠性，因此在设计臭氧发生器应用系统时必须注意下列问题。(1)发生器原料气体绝对不得含烃类、腐蚀性气体和任何其他能在氧/臭氧／电晕环境内发生反应，从而对设备安全造成危害或损坏的物质。2)臭氧发生器系统设计时，必须能防止大量水进入到发生器内。3)冷却水的水质要好，防止结垢，以免影响发生器的散热效果。4)对于气冷却发生器来说，冷却空气必须无潮气、杂质、腐蚀性、气溶胶、杂质或导电物质

7、以及可见粉尘。正常情况下，除非处在一个极度多尘的工业大气环境内，空气多半是不需要过滤处理的。目前，可用于工业规模电晕法的臭氧发生器种类繁多，其基本差别在于：电晕元件几何形状、电源形式、散热工艺和运行条件等。技其构造可分为板式、管式和金属格网式三种。管式臭氧发生管中又可分为单管、多管式、卧式和立式等多种形式。三、臭氧发生器高频脉冲沿面放电臭氧发生技术已有的臭氧发生技术是把工业频率的高压电加在电晕极与接地间，放电是在空间气体中进行的，由于空气导热性能差，臭氧发生时产生大量热量难以传导出去，造成放电空间气体温度大

8、幅度上升，加速了已生成具氧的分解，臭氧浓度、臭氧生成量、臭氧产生效率都难以提高，庞大的臭氧发生器体积减不下来。把空间放电型的臭氧发生元件改成沿面放电型臭氧发生元件，沿面放电臭氧发生元件断面如下图所示。分水冷却式、空气冷却式两种。高压电源的性能，特别是放电功率和稳定性直接影响到臭氧产生的质量和应用效果。传统的臭氧发生电源采用可控硅作为功率开关器件。但是，用可控硅作为功率开关器件有很多弊端，因此设计的臭氧发生电源应采