臭氧老化试验箱的基础知识

臭氧(03)是1840年以后逐渐被人们认识的。臭氧是由三个氧原子组成的，由丁它有较高的氧化还原电位，所以有极强的氧化能力，可以降解水中多种杂质和杀灭多种致病菌、霉菌、病毒以及杀死诸如饰贝科软体动物幼虫(达98%)及水生物如剑水蚤、寡毛环节动物、水蚤轮虫等，因而早在1886年在法国就进行了臭氧**试验。1893年在荷兰3 m³/h的净化水厂就投入运行。1906年法国尼斯(Nice)建成的臭氧处理水厂一直运行到1970年。尼斯水厂被看作是“饮水臭氧化处理诞生地”。我国1908年在福州水厂安装了一台德国西门子的臭氧发生器。到2012年世界上已有数千个臭氧处理自来水厂，1980年加拿大蒙特利尔建成日供水230万吨消耗臭氧300kg/h的大型水厂，而其中绝大多数都是在发达国家建设的，发展中国家只有少量小规模应用。我国自八十年代以来陆续有少量自来水厂采用臭氧法，如北京田村水厂(15kg03/h)，昆明水厂(33kg03/h)，还有一些工矿企业内部水厂，如大庆油田，胜利油田，燕山石化等单位的水厂也都有臭氧设备在运行。与国外规模比较，我国只能说还处在萌芽状态。

有的厂家使用极简易的臭氧发生器处理瓶装水，对其产生的臭氧浓度、处理后水溶臭氧浓度都一无所知，**的确实效果令人无法相信。难以应用。笔者也曾采访过一家矿泉水厂，每小时5吨水量，设计单位选用了100g03/h的臭氧发生器，而在接触吸收装置内水的停留时间只有几秒钟，结果处理的水不合格，而灌装间大量臭氧尾气溢出，工人无法工作。

还有一些厂家生产的家用水处理器，无论是吴氧浓度还是处理时间都不够，这样的水处理器能否生产合格的饮用水，很值得怀疑。

因而正确认识臭氧在水中的物理、化学过程与臭氧**的生物化学过程是极重要的。由于臭氧在水中溶解的机理以及臭氧对生物细胞物质交换的影响过程极为复杂，本文不能详细的探讨，只就臭氧**做一般性的讨论。

其中：u：传质速度，可用在t时间内从气相传入液相的臭氧量G确定，即dG/dt。K：传质系数，F：气相与液相的接触表面积，△C传质过程中的动力，可用臭氧在实际情况下与平衡时的浓度差决定(即水中臭氧浓度与臭氧源中臭氧浓度差别越大，传质速度越大)。

分析一般传质方程式可以知道，首先要使臭氧尽多地溶入水中，就要尽量加大臭氧与水的接触表面积F，而这是接触装置决定的。

其次，△C说明臭氧发生器的浓度越高，越有利于水对臭氧的吸收·

第三，传质系数K则与多种因素有关，K(总传质系数)为气相传质系数K气与液相传质系数K液之和，而臭氧属于低溶解度气体，K气可忽略不计．而根据亨利一道尔顿定律，K液是多种物理参数的复合函数。

K液=f(T，P，u，w，p，ó)

其中臭氧溶解量与气体压力P成正比而与水温T成反比。

随着两相相对线速度的增大，气液两相接触表面积F及其更新速度也增大，但每个气泡与液体接触的时间会减小，因此从综合效果来看，气体-液体的相对线速度应维持在一个范围内较好．

液体的粘滞度u，密度p及气液间介面表面张力。的提高可使相间表面更新速度降低，并相应使K液减小，所以Km与u，p，o成反比，对于各种饮用水，此项可忽略不计。

在应用中，我们应关注温度、气压两个参数，而在设计接触装置时则应注意到水流、气流的相对速度，尤其是其中的温度，因为温度高了不但使水对臭氧的吸收效果下降，而且臭氧本身会因温度过高而分解。国内就曾发生过试图用臭氧处理70·℃的水温而没有取得任何效果的例证。

1894年梅尔费特(Mailfert)根据前人的实验报告求出以下臭氧在水中的浓度： 温度(℃) O 11.8 15 19 27 405560

溶解度(L气/L水) 0.64 0.5 O.456 0.381 O.27 0.112O.031O 这组数据大致里线性，而且表明臭氧在水中的溶解度大约是氧的lO-15倍。

威诺萨(venosa)与奥帕特金(Opatken)指出，决定臭氧(或任何气体)在某液体中的溶解度的基本关系式是亨利定律．即在一定温度下，任何气体溶解于已知体积的液体中的重量，将与该气体作用在液体上的分压成正比。

而且此定律可推导出结论：在标准温度与压力下，臭氧是氧溶解度的13倍。

从亨利定律可以得出结论：要提高臭氧在水中的溶解度，必须提高臭氧气在整个气源中分压，即提高臭氧源的浓度，如果臭氧源的浓度不够，处理时间再长，水中臭氧浓度也提不高(因已达到浓度平衡)。

从以上论述，可以得到结论：

1、为保证**效果，必须保证水中臭氧的一定浓度与处理时间。

2、为保证水中臭氧的一定浓度就需保证：

a．臭氧源的浓度。

b．一定的气温。

c．水温不能过高。

d．投入水中臭氧气的比表面积尽量大，使臭氧与水的接触机会更多。

根据国内外应用经验一般水质的饮用水**处理参数推荐为：水溶臭氧浓度O.4mg/L，接触时间为4分钟，即CT值为1.6。臭氧投加量1-2mg/L，水温*好在25℃以下。前苏联标准规定饮用水中臭氧浓度不低于O.3mg/L。我国瓶装水行业推荐灌装时瓶内水臭氧浓度0.3mg/L. 二、目前常用的三种接触装置与其效果 前节已提到接触装置的根本目的是保证臭氧在水中有尽量大的溶解度，为此，就需使臭氧气与水的接触面尽量大，有足够的接触时间，因而对接触装置的基本要**：

1、能保证*优化的臭氧吸收效果。

2、接触装置工作时，工艺参数控制容易，工作稳定，**性好。

3、能耗(搅拌或输送水、气所需动力)*低。

4、*小的体积下有*大的生产能力。

5、结构简单，用料便宜，制造与维修成本低。

一般常用的接触装置有三种：鼓泡塔或池：水射器(文丘里管)与固定螺旋混合器(单用或合用)：搅拌器或螺旋泵：也有两种以上串联使用的，简介如下： l、鼓泡法：大型水处理用鼓泡池，小型水处理则常用鼓泡塔，它要求鼓泡器有小(几个微米到几十微米孔径)的孔径以增加臭氧的比表面积，而且要求孔径布气均匀，以使水、气**接触，尤其是在鼓泡池中用多个布气器时，同时一般要求从水面到布气器表面，水深不小于4-5m，以利于气、水充分接触。