水厂臭氧水处理设备的研究及应用
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水厂臭氧水处理设备的研究及应用
一. 气态臭氧的制取
1.目前应用比较普遍的制取臭氧的方法主要有以下几种：
2.无声放电法：采用高电压、低电流的气体放电管来制取臭氧。工作对象可以是空气，可以是富氧空气，也可以是纯氧。放电管电压为5～25kV，电流4～20mA。
3.电解法：a.利用低温电解稀硫酸得到臭氧；b.利用一种薄膜型的团体电解质进行电解得到臭氧；c.在薄膜上直接使用活性电极，用脱盐水从外部冲洗两个电极，从正极面得到氧和臭氧的混合水溶液，从负极得到氢气。
4.紫外线法：紫外线的波长范围为210～328μm（2100～3280A）属电磁波辐射。其照射能量低，不足以引起被照射物体原子的电离，仅产生激发作用。但在波长为2000A（200μm）以下时，紫外线能使空气中的氧产生游离（破坏氧分子键），而产生臭氧。因此紫外线灯通常都能产生一定的臭氧。
二..化学法：过氧化钡或过锰酸钾与硫酸共热而得。
空气中氧的含量约为21％左右，臭氧发生器只能利用这些氧在发生器的作用下将这些氧分子O2激发成氧原子O3，在这些氧原子中最多仅有5～15％的氧原子能形成臭氧分子O3，而大部分氧原子O仍然还原为氧分子O2。（这点对于空气和纯氧均是如此）。形成的臭氧性极活泼，稳定性极差，除了参加氧化反应以外，常温下30分钟即有一半以上的臭氧自行还原为氧；在270℃的高温下，臭氧立即全部还原为氧。
用空气来制取臭氧时，仅能得到臭氧浓度为1.5％左右的臭氧和空气的混合气体。用纯氧来制取臭氧时，仅能得到臭氧浓度为3％左右的臭氧和纯氧的混合气体，其浓度仅提高一倍。纯氧不易干燥，而且制取效率低，制取成本高。
1.采用高压无声放电制取臭氧，无论用空气还是氧气，要想得到较高的效率，应做好以下几个方面的工作：
2.空气的干燥和纯净：
3.由于是高压放电，因此臭氧只有在干燥的空气中才能在电场的作用下被激发的更多更快。即使空气的湿度很低，也会使得臭氧的浓度急剧地下降，制取臭氧的空气的露点应该控制在-50℃以下。
4.不含有灰尘和有机物：微量的氢和碳氢化合物的存在，会使臭氧产量降低到很低的水平；而微小的灰尘颗粒不仅会使放电现象集中在灰尘颗粒上，耗费电能；而且使得臭氧产量大大降低。因此纯净的空气是获得高浓度臭氧的基础条件之一。
三.空气的温度
1.生成臭氧的等离子化学过程对气体的温度很敏感，温度越高，臭氧的产量及浓度就越低．
2.我们制取臭氧的主要目的是制取臭氧水溶液，而臭氧在水中的溶解度取决于水温。由于目前应用最广泛的高压无声放电式臭氧发生器，其95％的放电功耗被转化成热，导致放电场的温度提高；进而导致空气温度的提高，{zh1}致使水温上升，直接影响臭氧在水中的溶解。
3.对于放电场而言，气体的冷却效果好，能使制取臭氧的比能耗降到{zd1}，并可以获得很高的臭氧浓度。
因此，进入臭氧发生器的气体的{zj0}温度为4℃以下。
四.
根据气体溶解定律（亨利定律），气体在水中的溶解度可按下列公式计算。
G=K•Pf／P
其中：K——与水温有关的气体溶解度mg／l
Pf——某一气体在水蒸汽和其他气体的混合物中的分压力.MPa
P——水蒸汽和其他气体混合物的总压力MPa
由上式可知：
如果几种不同的气体同时存在于水面上，那么每一种气体的溶解度都与它自己的分压力成正比，所以气体的溶解度并不因为有其它气体同时存在而改变，仅与其本身的分压力有关。
任何气体在水中的溶解度与此气体在汽水界面上的分压和水温有关。在大气压力下，随着水温的升高，水蒸汽的分压力也增大，而空气和氧气的分压力在100℃时降低到零；水中的溶解氧也降低到零。当水面上的压力小于大气压力（即具有一定的真空度）时，氧气的溶解度在较低的水温下，也可降到零。
1.将水中的氧气除去的方法：
2.将水加热，减少水中的氧的溶解度。
3.将水面上空间的氧气分子都排除，或将水面上空间的氧气分子转变成其他气体，如CO2。水面上没有氧的存在，氧的分压力就为零，水中的氧不断逸出，水中氧的溶解度就逐步趋于零。
4.将要制取臭氧水溶液的水作真空排气处理。
气体臭氧难溶于水，一般只能达到3％；但比氧在水中的溶解度要高。由于分压低，所以在常温常压下，我们只能得到每升数毫克浓度的臭氧水溶液；欲想得到很好的xx效果，就必须制取臭氧浓度较高的臭氧水溶液。
5.在制取臭氧水溶液时，还应注意以下的问题：
6.水的浊度在5ml／L以下时，其浊度的变化对臭氧xx效果影响极微，但浊度过高将使臭氧的xx效力大大降低；因此对于浊度较高的水xx时，应先进行澄清和过滤处理，然后再用臭氧进行xx和xx。
7.臭氧水溶液中的臭氧其性能也极不稳定，1％浓度的臭氧水溶液在常温常压下其半衰期仅为16分钟。应注意的是：高浓度的臭氧水溶液遇热会爆炸，浓度越高，温度越高，越容易爆炸。
8.为保证xx效果和维持xx效果，经臭氧xx装置处理后的水中，其臭氧浓度应不小于0.3mg／L。
9.由于臭氧对水的xx过程，是将臭氧和空气的混合物或者臭氧和纯氧的混合物溶于水中进行xx的过程，在这个过程中，许多氧也溶于水中，所以经过臭氧处理过的水，其含氧量要高于其他xxxx法处理过的水。
五.
在用臭氧xx法对水进行处理时，如何正确设计和选用混合反应的制取设备，提高臭氧和水中污染物混合的反应设备，节约能耗，减少成本，对于推广臭氧在水处理方面的应用具有积极和重要的意义。
臭氧水溶液的制取设备有两种作用：一是促进臭氧与被处理的水进行扩散混合二是使臭氧与水中的污染物获得充分地接触和迅速地反应。因此在制取设备的设计和选型时，必须充分考虑臭氧分子在水中的扩散速率以及与污染物的反应速率。
当扩散速率较大，而反应速率控制着整个臭氧化过程的速时，制取设备应以有利于反应的加速进行为准。
当反应速率较大，而扩散速率控制着整个臭氧化过程的速度时，混合反映设备的选型应有利于臭氧的加速扩散。
去除水中的COD，BOD，氨氮，焦油及洗涤剂等，应采用扩散式微气泡混合反应设备。去除水中的铁、锰、氰、酚、亲水性染料及xx等，常选用喷射式混合反应设备。
1.传质效率：在做了对水深分别为2、3、4、5、6米的对比实验后发现：水深过高对于提高传质效率不利，其原因是水泡在上升的过程中逐渐加大，使传质效率下降，因此多回路混合扩散反应设备回路的高度应在2～3米。
2.接触时间：在一定的传质效率下，要达到xx效果，以及在一定的生产能力范围内，一是要保证臭氧的浓度；二是要保证臭氧和水的接触时间。在多回路混合扩散反应设备内，臭氧和水的接触时间应大干3分钟。
3.一环三环和五环是顺流传质；二环和四环是逆流传质。可以采用递减法投加臭氧；也可以采用等量法投加臭氧。
多回路混合扩散反应设备具有体积小，生产能力大，传质效率高，xxxx效果好等优点。还可以根据生产能力来增减回路数。
六.臭氧水溶液制取设备的{zj0}配置
空气和氧气均可以作为生产臭氧的原料气。从这两种气体制作臭氧的比能耗的比较结果来看，使用氧气更为有利些（氧气及降温xx装置的价格与空气的压缩净化降温xx装置的成本及运行相比，还是前者略低廉）；若从获得高浓度臭氧的要求来看，结论也是如此。
在以氧气为原料气生产臭氧时，为了通过再循环分离装置从反应设备中回收不能转化为臭氧的那一部分氧气，在经济上必须付出一定的投入。从一次性投资，能耗与臭氧的浓度，产量与设备的投入／产出比这几项指标来看，二者各有利弊。
含有臭氧的空气与经过臭氧xx处理过的水，在通过活性碳层时，有机物被活性碳所吸附，同时在臭氧的作用下，又不断被氧化分解，在空气和水质净化的过程中，活性碳一边吸附有机物；一边被氧化再生，从而使活性碳半{yj}地保持其净化功能（活性碳的吸附功能不会降低，不需要定期更换）。因此在臭氧水处理和空气净化处理设备中，均采用臭氧一活性碳联用技术。
1.用纯氧来制取臭氧的{zj0}配置
2.用空气来制取臭氧的{zj0}配置
3.在制取臭氧水溶液时，还应注意以下的问题：
4.水的浊度在5ml／L以下时，其浊度的变化对臭氧xx效果影响极微，但浊度过高将使臭氧的xx效力大大降低；因此对于浊度较高的水xx时，应先进行澄清和过滤处理，然后再用臭氧进行xx和xx。
5.臭氧水溶液中的臭氧其性能也极不稳定，1％浓度的臭氧水溶液在常温常压下其半衰期仅为16分钟。应注意的是：高浓度的臭氧水溶液遇热会爆炸，浓度越高，温度越高，越容易爆炸。
6.为保证xx效果和维持xx效果，经臭氧xx装置处理后的水中，其臭氧浓度应不小于0.3mg／L。
7.由于臭氧对水的xx过程，是将臭氧和空气的混合物或者臭氧和纯氧的混合物溶于水中进行xx的过程，在这个过程中，许多氧也溶于水中，所以经过臭氧处理过的水，其含氧量要高于其他xxxx法处理过的水。
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