净水处理如何选择臭氧发生器及气液混合方式

张磊 青岛臭氧应用工程技术研究中心，山东 青岛 266031

摘 要：净水处理一般采用电晕放电法臭氧发生器，其结构一般有电源系统、发生装置（放电室）、气源系统、机壳及控制系统等几大部分组成。 臭氧发生器产量的选择是根据水中所要达到的臭氧浓度、气液混合效率、处理水量等数据经科学计算而定，而不应机械地按某些资料上推荐每吨水投加多少克臭氧而定。

    臭氧是一种气体，只有把臭氧溶解到水中，使水中含有一定浓度的臭氧，并维持一定的反应时间，才能达到杀菌消毒的目的。臭氧与水混合的方式常用的一般有鼓泡法、射流法、混合泵等几种。

关键词 ： 臭氧； 净水处理 ； 气液混合

1.概论

    臭氧的分子式为O3 ，是O2的同素异性体，由三个氧原子组成。臭氧的化学性质活泼，易分解而变成氧气。它的氧化能力很强，其氧化能力在自然界中仅次于氟F2 ，排第二位，高于过氧化氢、高锰酸钾、二氧化氯等氧化剂。臭氧依靠其强氧化性具有良好的杀菌、脱色、氧化、除臭功能，在与氧气的转化过程中没有二次残留及二次污染物产生，这是臭氧用于环保、饮用水处理、食品加工、医疗等领域最大的优越性。

    我国的桶装水及瓶装水等净水生产工艺中，卫生部门已强制性要求采用臭氧杀菌处理。

2 臭氧发生器的选择

2.1臭氧发生器简介

臭氧发生器是把氧气转化成臭氧的装置。 臭氧的发生技术主要是通过自然界产生臭氧的方法模拟而来的，大致有光化学法、电化学法和电晕放电法三种。电晕放电法产生臭氧是目前世界上最经济、最常用的方法，它是由高压电晕介质阻挡放电，通过高能离子把氧气离解成氧原子，氧原子再和氧分子结合形成臭氧。

2.2净水处理如何选择臭氧产量

臭氧发生器的产量单位一般为 g/h，即在1小时内产生多少克的臭氧。

臭氧发生器产量选择一般可以下公式计算：

G=k1·Q·M/[ k2（1-k3]

G：臭氧发生的产量

Q：每小时的处理水量

M：水溶臭氧浓度

k1：臭氧发生器产量的衰减系数（由气源露点、电极及介质的洁净度而决定，一般在1.2-1.3取值）

k2：气液混合效率（因混合方式不同而取相应数值）

k3：臭氧在水中的衰减系数（经超滤或反渗透处理过的水，一般取值为10%）

例如，处理水量为 5T/h，要求水溶臭氧浓度为0.4mg/L，采用氧化塔的混合效率为20%，则计算臭氧发生器的产量为：

G= k1·Q·M/ [k2·（1-k3]=1.3×5×0.4÷[20%×（1-10%）]≈14.44(g/h)

故综合考虑各方面因素的影响，臭氧发生器产量确定为 15g/h。

2.3选择臭氧发生器的注意事项

目前国内生产臭氧发生器的企业很多，产品品种繁多，质量参差不齐，故选择臭氧发生器的好坏对整个水处理的杀菌效果起着至关重要的作用。 净水处理一般采用电晕放电法臭氧发生器，其结构一般有电源系统、发生装置（放电室）、气源系统、机壳及控制系统等几大部分组成。 净水处理选择臭氧发生器应注意以下几点：

1、有国家质检部门的产品检测报告；

2、一般采用气隙放电的臭氧发生器，不宜采用沿面放电的“开式”臭氧发生器；

3、要有完善的、可再生的空气干燥处理系统；

4、有水冷却，不要选择风冷的臭氧发生器做水处理；

5、臭氧发生器的出气浓度>8mg/L。

3．臭氧与水的混合

    臭氧是一种气体，只有把臭氧溶解到水中，使水中含有一定浓度的臭氧，并维持一定的反应时间，才能达到杀菌消毒的目的。臭氧与水混合的方式常用的一般有鼓泡法、射流法、混合泵等几种。

    要想使水达到一定的臭氧浓度，除保证臭氧发生器有足够的臭氧产量和浓度，还需要保证气液混合效率。臭氧行业推荐的 CT值为1.6，C为臭氧水溶浓度（mg/L），T为反应时间（min），最经济的运行为臭氧水溶浓度0.4mg/L，反应时间4min。

3.1鼓泡法

鼓泡法是把臭氧发生器所产生的臭氧气体通过管道通入到氧化塔或氧化池的底部，经微空鼓泡器散发出微气泡，气泡在上升的过程中把臭氧溶解于水。采用鼓泡法混合臭氧的效率一般为 20-30%。

一般净水处理采用的氧化塔鼓泡，其特点如下：

1、氧化塔一般采用不锈钢材质，并带有两个对开的视窗，以便观察气泡的大小和均匀程度。

2、氧化塔带有防倒流装置，即臭氧气体需绕氧化塔的顶部再进入塔底的鼓泡器，防止臭氧发生器停止工作后，氧化塔内的存水靠自压进入臭氧发生器。

3、氧化塔底部布气，鼓泡器分布均匀，材料采用抗氧化的钛材或刚玉，且鼓泡器过滤孔径要小，以便产生微气泡。

4、氧化塔上端侧部进水，下端侧部出水，水自上而下流经氧化塔，与气相的臭氧气泡形成逆流，提高混合效率。

5、氧化塔顶部留有溢流口，防止进出水量不平衡；底部留有排污口。

6、中上部应装有液位显示，便于观察氧化塔内的水位。

7、氧化塔尺寸要保证较大的高径比，即使处理水量小的氧化塔，其有效高度也保证不低于2米。

3.2射流法

射流法是在射流器内的气腔在高速水流作用下形成负压，吸进臭氧气体，高速水流再把臭氧气体粉碎，形成微气泡而与水充分接触混合。采用射流法混合臭氧的效率一般为 25-40%。

采用射流法进行气液混合应注意的问题如下：

1、射流器进水与出水段需要较高的压差，大都不低于0.2 Mpa， 一般在射流器前装有增压泵。

2、射流器的进气段要有非常可靠的防倒流措施，一般要设有双重或三重保护装置。

3、射流器的出水不可直接灌装，虽然有可能水溶浓度达到规定的数值，但反应时间太短，影响杀菌效果。

4、射流器最好的应用方式是和反应罐连用，增压泵从反应罐下部一侧进水供给射流器，射流器的出水从反应罐的下侧的切面方向再进入反应灌，循环投加臭氧，且水流带有臭氧气泡在反应罐内螺旋式上升，增加了混合效率。

5、射流器和增压泵要根据发生器的出气量和系统水压而定，选择氧气源的臭氧发生器因臭氧浓度高、出气量小，可减少射流器和增压泵的投资。

3.3混合泵法

混合泵一般为涡流式，在泵内形成负压，吸气口吸入气体（或液体），并通过多个叶轮的搅拌可以进行气 -液、液-液混合。市场上常见的混合泵一般是尼可尼混合泵和南方特种泵厂生产的气液混合泵。采用混合泵溶解臭氧的效率较高，一般在40-70%。

采用混合泵进行气液混合应注意的问题如下：

1、气-液比例在1：9时，混合泵的混合效率最佳。

2、混合泵的实际出水量为额定出水量与吸气量之差，当增加混合泵的吸气量时，泵的出水量相应减少。

3、混合泵安装时进水与出水段要加调节阀和压力表，以便调节出最佳吸气量。

4、混合泵出水后需加排气罐或反应罐，以便排出溶于水的微气泡。

5、混合泵不宜接在主路中，这样混合泵承担供水和混合两种责任，难以同时保证两种效果。