1、一、臭氧的基本知識一、臭氧的基本知識 1、什么是臭氧？、什么是臭氧？ 臭氧又稱富氧、三子氧、超氧。雷電過後，有時人們可以聞到它的臭氧又稱富氧、三子氧、超氧。雷電過後，有時人們可以聞到它的 氣味。臭氧在常溫下可以自行還原為氧氣。臭氧是氧的同素異形體，分氣味。臭氧在常溫下可以自行還原為氧氣。臭氧是氧的同素異形體，分 子式為子式為O3，是一種較為不穩定的、活潑的氣體。大氣中少量的臭氧可，是一種較為不穩定的、活潑的氣體。大氣中少量的臭氧可 在某些自然和人為的條件下產生，包括：閃電，日光對煙霧成分的作用，在某些自然和人為的條件下產生，包括：閃電，日光對煙霧成分的作用， 有故障的電燈開關和電機刷，高壓輸電

2、線路，復印機，核輻射，紫外燈有故障的電燈開關和電機刷，高壓輸電線路，復印機，核輻射，紫外燈 以及水電解等等。以及水電解等等。 2、臭氧的性質、臭氧的性質 在常溫下，臭氧為藍色氣體，不過在常溫下，藍色并不明顯，除非是在常溫下，臭氧為藍色氣體，不過在常溫下，藍色并不明顯，除非是 相當厚的氣體。相當厚的氣體。 臭氧略溶于水，標準壓力和溫度下臭氧略溶于水，標準壓力和溫度下STP)，其溶解度比氧大，其溶解度比氧大13倍，倍， 比空氣大比空氣大25倍。倍。 臭氧的化學性質極不穩定，在空氣和水中都會慢慢分解成氧氣，臭氧的化學性質極不穩定，在空氣和水中都會慢慢分解成氧氣， 由于分解時放出大量熱量故當其含量在由

3、于分解時放出大量熱量故當其含量在25以上時，很容易爆炸，以上時，很容易爆炸， 但一般臭氧化空氣中臭氧的含量很難超過但一般臭氧化空氣中臭氧的含量很難超過10在臭氧用于飲用水處在臭氧用于飲用水處 理的較長歷史過程中，還沒有一例關于臭氧爆炸的事例。理的較長歷史過程中，還沒有一例關于臭氧爆炸的事例。 為了提高臭氧利用率，水處理過程中要求臭氧分解得慢一些而為了提高臭氧利用率，水處理過程中要求臭氧分解得慢一些而 為了減輕臭氧對環境的污染，則要求處理后尾氣中的臭氧分解得快一為了減輕臭氧對環境的污染，則要求處理后尾氣中的臭氧分解得快一 些。些。 臭氧的氧化能力臭氧的氧化能力 臭氧的氧化性極強，其氧化還原電位僅

4、次于氟，在其應 用中主要應用這一特性。臭氧的標準電極電位除比氟低之外， 比氧、氯、二氧化氯及高錳酸鉀等氧化劑都高。說明臭氧是 常用氧化劑中氧化能力最強的。同時，臭氧反應后的生成物 是氧氣，所以臭氧是高效的無二次污染的氧化劑。 臭氧的毒性和腐蝕性臭氧的毒性和腐蝕性 臭氧屬于有害氣體，由于臭氧的臭味很濃，濃度為臭氧屬于有害氣體，由于臭氧的臭味很濃，濃度為0.1ppm時，人時，人 們就感覺到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的歷史，至今也沒們就感覺到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的歷史，至今也沒 有發現一例因臭氧中毒而導致死亡的報道。有發現一例因臭氧中毒而導致死亡的報道。 臭氧具有很強的氧化性，

5、除了金和鉑外，臭氧化空氣幾乎對所有臭氧具有很強的氧化性，除了金和鉑外，臭氧化空氣幾乎對所有 的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會被強烈氧化，但鉻鐵的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會被強烈氧化，但鉻鐵 合金基本不受臭氧腐蝕?；谶@一點，生產上常使用含合金基本不受臭氧腐蝕?；谶@一點，生產上常使用含25cr的鉻鐵合的鉻鐵合 金金(不銹鋼不銹鋼)來制造臭氧發生設備和加注設備中與臭氧直接接觸的部件。來制造臭氧發生設備和加注設備中與臭氧直接接觸的部件。 臭氧對非金屬材料也有了強烈的腐蝕作用，即使是在別處使用得相臭氧對非金屬材料也有了強烈的腐蝕作用，即使是在別處使用得相 當穩定的聚氯乙烯塑料

6、扳等，在臭氧加注設備中使用不久便見開裂和當穩定的聚氯乙烯塑料扳等，在臭氧加注設備中使用不久便見開裂和 穿孔等。在臭氧發生設備和計量設備中，不能用普通橡膠作密封材料，穿孔等。在臭氧發生設備和計量設備中，不能用普通橡膠作密封材料， 必須采用耐腐蝕能力強的硅橡膠或耐酸橡膠等。必須采用耐腐蝕能力強的硅橡膠或耐酸橡膠等。 二、臭氧產生的機理：二、臭氧產生的機理： 目前生產臭氧的方法大致有：無聲放電法、核輻射法、目前生產臭氧的方法大致有：無聲放電法、核輻射法、 紫外線法、等離子體射流法和電解法等。工業上大量的臭紫外線法、等離子體射流法和電解法等。工業上大量的臭 氧是用專門設計的電暈放電方法制造的。氧是用專

7、門設計的電暈放電方法制造的。 電暈放電法電暈放電法(無聲放電或輝光發電法無聲放電或輝光發電法)就是一種干燥就是一種干燥 的含氧氣體流過電暈放電區產生臭氧的方法，常用的原的含氧氣體流過電暈放電區產生臭氧的方法，常用的原 料氣體有：氧氣、空氣以及含氧混合氣體。料氣體有：氧氣、空氣以及含氧混合氣體。 下圖是一種典型電暈放電，由充滿氣體的間隙和一塊下圖是一種典型電暈放電，由充滿氣體的間隙和一塊 介電體分開的兩塊金屬扳電極組成。在對電極施加高電介電體分開的兩塊金屬扳電極組成。在對電極施加高電 壓，同時，含氧氣體從放電間隙流過。輸入到電暈中的壓，同時，含氧氣體從放電間隙流過。輸入到電暈中的 大部分電能，主

8、要是以熱的形式被散失較小部分轉化為大部分電能，主要是以熱的形式被散失較小部分轉化為 光、聲、化學等能量。光、聲、化學等能量。 增加發生器進氣的流量，可以增加臭氧的產量，降低臭 氧的濃度，從而抑制臭氧的分解，降低了電耗。但是在如水 處理等方面應用時，臭氧濃度越高效果越好，因此進氣流量 應結合具體的需要及發生器的性能來確定。 1、 臭氧產量的影響因素臭氧產量的影響因素 1）氣源的質量和流量 2）空氣的露點 3）電暈功率 (1)提高電源的輸出頻率 (2)提高電源電壓 氣體干燥 2、 臭氧發生器應用時應注意的問題 臭氧發生器應用于水處理工程等場合時，有很多因素可能 影響發生器的效率及其可靠性，因此在設

9、計臭氧發生器應用 系統時必須注意下列問題。 (1)發生器原料氣體絕對不得含烴類、腐蝕性氣體和任何其 他能在氧/臭氧電暈環境內發生反應，從而對設備安全造成 危害或損壞的物質。 2)臭氧發生器系統設計時，必須能防止大量水進入到 發生器內。 3)冷卻水的水質要好，防止結垢，以免影響發生器的 散熱效果。 4)對于氣冷卻發生器來說，冷卻空氣必須無潮氣、雜 質、腐蝕性、氣溶膠、雜質或導電物質以及可見粉塵。 正常情況下，除非處在一個極度多塵的工業大氣環境 內，空氣多半是不需要過濾處理的。 目前，可用于工業規模電暈法的臭氧發生器種類繁 多，其基本差別在于：電暈元件幾何形狀、電源形式、 散熱工藝和運行條件等。技

10、其構造可分為板式、管式 和金屬格網式三種。管式臭氧發生管中又可分為單管、 多管式、臥式和立式等多種形式。 三、臭氧發生器三、臭氧發生器 高頻脈沖沿面放電臭氧發生技術 已有的臭氧發生技術是把工業頻率的高壓電加在電暈極 與接地間，放電是在空間氣體中進行的，由于空氣導熱性能 差，臭氧發生時產生大量熱量難以傳導出去，造成放電空間 氣體溫度大幅度上升，加速了已生成具氧的分解，臭氧濃度、 臭氧生成量、臭氧產生效率都難以提高，龐大的臭氧發生器 體積減不下來。 把空間放電型的臭氧發生元件改成沿面放電型臭氧發 生元件，沿面放電臭氧發生元件斷面如下圖所示。分水冷 卻式、空氣冷卻式兩種。 高壓電源的性能，特別是放電

11、功率和穩定性直接影 響到臭氧產生的質量和應用效果。傳統的臭氧發生電源采 用可控硅作為功率開關器件。但是，用可控硅作為功率開 關器件有很多弊端，因此設計的臭氧發生電源應采用種新 型的功率開關器件IGBT，以取代傳統的可控硅電路。 四、臭氧與水的接觸四、臭氧與水的接觸 臭氧化法水處理站平面布置必須考慮到臭氧制造和利用的 工藝操作順序，臭氧化氣的毒性及其不穩定性。臭氧化法水 處理裝置常根據其不同的功能分組進行布置：空氣壓縮和空 氣處理部分，臭氧制造部分，供電部分和水臭氧接觸裝置 部分。每一部分最好有自己單獨房間。這樣的分組布置使得 將有可能出現危害性的臭氧高濃度的房間分離開來。各組房 間相對位置雖無

12、一定要求，但應注意到臭氧的毒性和不穩定 性，即臭氧制造間與臭氧接觸裝置間應緊密相連(為了縮短 輸氣管路)。 臭氧氧化系統的組成和平面布置臭氧氧化系統的組成和平面布置 五、臭氧技術的應用五、臭氧技術的應用 臭氧作為一種強氧化劑、消毒劑、精制劑、催化劑等被廣泛應用于臭氧作為一種強氧化劑、消毒劑、精制劑、催化劑等被廣泛應用于 石油、化工、紡織、食品、制藥及香料等部門。石油、化工、紡織、食品、制藥及香料等部門。1905年起臭氧開始用于年起臭氧開始用于 水處理，現在世界上已有水處理，現在世界上已有3000余個水場使用臭氧處理水，它可以解決飲余個水場使用臭氧處理水，它可以解決飲 用水的一些質量問題。目前，

13、日本及歐美的大部分國家已把臭氧技術應用水的一些質量問題。目前，日本及歐美的大部分國家已把臭氧技術應 用于醫療器械、餐具殺菌等。臭氧作為氧化劑在紡織、印染、造紙、除用于醫療器械、餐具殺菌等。臭氧作為氧化劑在紡織、印染、造紙、除 臭脫色、漂白、老化技術處理、生物工程等領域中亦在逐步得到應用。臭脫色、漂白、老化技術處理、生物工程等領域中亦在逐步得到應用。 臭氧的最大特點是氣體，并具有較強的氧化能力。它的氧化能力僅次于臭氧的最大特點是氣體，并具有較強的氧化能力。它的氧化能力僅次于 氟而高于氯，效率高而無有害殘留物，因而具有廣泛的應用領域。氟而高于氯，效率高而無有害殘留物，因而具有廣泛的應用領域。 臭氧

14、具有極強的氧化能力，因此具極強的殺菌作用、脫臭氧具有極強的氧化能力，因此具極強的殺菌作用、脫 色、脫臭、脫味作用及分解作用。色、脫臭、脫味作用及分解作用。 殺菌可用于：上、下水，游泳池水，飲料水等的殺菌消殺菌可用于：上、下水，游泳池水，飲料水等的殺菌消 毒；食品貯藏室內殺菌消毒；醫院、學校、幼兒園、辦公毒；食品貯藏室內殺菌消毒；醫院、學校、幼兒園、辦公 室、食品加工廠、制藥廠等空氣凈化；器具類殺菌消毒，室、食品加工廠、制藥廠等空氣凈化；器具類殺菌消毒， 醫院污水、生活污水的殺菌消毒等等。醫院污水、生活污水的殺菌消毒等等。 脫色、脫臭、脫昧作用可用于：糞便處理、給排水的脫脫色、脫臭、脫昧作用可用

15、于：糞便處理、給排水的脫 色除味、養殖場除臭等，下道水的凈化脫臭。色除味、養殖場除臭等，下道水的凈化脫臭。 氧化：無機物的氧化，水中陳鐵、錳，含氰廢水的處理，氧化：無機物的氧化，水中陳鐵、錳，含氰廢水的處理， 礦石處理等。有機物氧化分解，工業廢水處理，微污染水礦石處理等。有機物氧化分解，工業廢水處理，微污染水 處理，處理，COD消除等，表面活性化，表面改性消除等，表面活性化，表面改性(炭黑表面改炭黑表面改 性，纖維表面改性、塑料表面改性性，纖維表面改性、塑料表面改性)，香料的合成，改變，香料的合成，改變 構造等。內燃機燃燒劑，火箭氧化劉等。構造等。內燃機燃燒劑，火箭氧化劉等。 1、二次加壓給水

16、臭氧消毒系統、二次加壓給水臭氧消毒系統 臭氧技術在水處理中應用 2、中水回用 建設部城市中水設施管理暫行辦法中將中水定義為：部 分生活優質雜排水經處理凈化后達到生活雜用水水指標 （CJ25.1-89）,可以在一定范圍內重復使用的非飲用水。中 水其實就是再生水，之所以叫中水，是沿用了日本的說法， 通常人們把自來水叫做上水，把污水叫做下水，而中水 的水質介于上水和下水之間，故名中水。 3、礦泉水生產工藝中 自來水等飲用水在我國目前普遍使用氯劑消毒。而使用氯法有嚴重的二自來水等飲用水在我國目前普遍使用氯劑消毒。而使用氯法有嚴重的二 次污染問題存在。次污染問題存在。1973年起，荷蘭、加拿大、美國等國

17、相繼發現用氯消年起，荷蘭、加拿大、美國等國相繼發現用氯消 毒後的自來水中會產生鹵代有機物（氯仿、氯胺等），經動物實驗證明毒後的自來水中會產生鹵代有機物（氯仿、氯胺等），經動物實驗證明 有致癌危險。況且氯消毒易受溫度和有致癌危險。況且氯消毒易受溫度和PH值影響。馀氯還會影響飲用水的值影響。馀氯還會影響飲用水的 口感，特別對於飲料用水，馀氯會使碳酸飲料等飲料制品產生氯的臭味?？诟?，特別對於飲料用水，馀氯會使碳酸飲料等飲料制品產生氯的臭味。 采用紫外消毒時，不同的對像菌致死所需的照射能量差異較大，另一方采用紫外消毒時，不同的對像菌致死所需的照射能量差異較大，另一方 面原水水質對紫外殺菌效果也有影響，

18、紫外線因在水中的穿透能力有限面原水水質對紫外殺菌效果也有影響，紫外線因在水中的穿透能力有限 而難以達到理想效果。而且紫外消毒不能像馀氯那樣維持消毒效果。而難以達到理想效果。而且紫外消毒不能像馀氯那樣維持消毒效果。 臭氧具有比氯更強的氧化消毒能力，不但可以較徹底地殺菌消毒，臭氧具有比氯更強的氧化消毒能力，不但可以較徹底地殺菌消毒， 而且可以降解水中含有的有害成分和去除重金屬離子以及多種有機物等而且可以降解水中含有的有害成分和去除重金屬離子以及多種有機物等 雜質，如鐵、錳、硫化物、苯、酚、有機磷、有機氯、氰化物等，還可雜質，如鐵、錳、硫化物、苯、酚、有機磷、有機氯、氰化物等，還可 以使水除臭脫色，

19、從而達到凈化水的目的。臭氧適應能力強，受水溫、以使水除臭脫色，從而達到凈化水的目的。臭氧適應能力強，受水溫、 PH值影響較小。臭氧適應范圍廣，不受菌種限制，殺菌效果比氯消毒和值影響較小。臭氧適應范圍廣，不受菌種限制，殺菌效果比氯消毒和 紫外消毒效果好。與氯不同的是殘余臭氧可以自行分解為氧氣，不會產紫外消毒效果好。與氯不同的是殘余臭氧可以自行分解為氧氣，不會產 生二次污染。臭氧處理後的水無色無臭，口感好，能改善飲用水品質。生二次污染。臭氧處理後的水無色無臭，口感好，能改善飲用水品質。 故此，為了提高瓶裝飲用水的質量和延長保質期，國際瓶裝水協會故此，為了提高瓶裝飲用水的質量和延長保質期，國際瓶裝水

20、協會 （IBWA）建議采用臭氧處理。在臭氧處理前，瓶裝水一般用反滲透、納）建議采用臭氧處理。在臭氧處理前，瓶裝水一般用反滲透、納 濾、超濾去除天然水中濾、超濾去除天然水中99%的有機物，降低臭氧的用量。的有機物，降低臭氧的用量。 游泳者身體與池水直接接觸，池水會進入人嘴內，如果池水游泳者身體與池水直接接觸，池水會進入人嘴內，如果池水 不衛生，會引起眼、耳、鼻、喉、皮膚和消化器官等疾病。嚴重不衛生，會引起眼、耳、鼻、喉、皮膚和消化器官等疾病。嚴重 者會引起傷寒、霍亂、梅毒、赤痢等病的傳染。同時池水還會受者會引起傷寒、霍亂、梅毒、赤痢等病的傳染。同時池水還會受 到游泳者自身所帶細菌的污染，故必須設

21、置池水消毒殺菌裝置。到游泳者自身所帶細菌的污染，故必須設置池水消毒殺菌裝置。 傳統的消毒方法有氯化消毒、臭氧消毒、照射消毒和碘化消毒。傳統的消毒方法有氯化消毒、臭氧消毒、照射消毒和碘化消毒。 當今常用的消毒方法通常為前兩者即氯化消毒和臭氧消毒。當今常用的消毒方法通常為前兩者即氯化消毒和臭氧消毒。 氯化消毒常規消毒劑有氯（通常為液氯）、次氯酸鈉、二氧化氯化消毒常規消毒劑有氯（通常為液氯）、次氯酸鈉、二氧化 氯、氯胺、漂白粉、漂白精和氯片等。氯、氯胺、漂白粉、漂白精和氯片等。 氯化消毒的特點是：氯化消毒的特點是：1） 殺菌效果好；殺菌效果好；2）有持續消毒）有持續消毒 功能。功能。 缺點是：缺點是

22、：1） 有氣味并對眼和呼吸道有刺激作用；有氣味并對眼和呼吸道有刺激作用；2） 對池子結對池子結 構、設備和管道有腐蝕作用；操作管理水平要求高，否則會發生構、設備和管道有腐蝕作用；操作管理水平要求高，否則會發生 安全事故；安全事故；3） 長期與池水接觸會使人的頭發變色發黃，影響美觀；長期與池水接觸會使人的頭發變色發黃，影響美觀； 4） 最為嚴重的、幾乎公認的是，氯化消毒的氧化過程中產生的氯最為嚴重的、幾乎公認的是，氯化消毒的氧化過程中產生的氯 的衍生物可能是致癌物質，在談癌色變的今天，尤其令人畏懼。的衍生物可能是致癌物質，在談癌色變的今天，尤其令人畏懼。 宜謹慎用之。宜謹慎用之。 4、游泳池水處

23、理 臭氧消毒的特點：臭氧消毒的特點： 1）反應快、投量少，臭氧能迅速殺滅擴散在水中的細菌、芽孢、病毒且在很低的）反應快、投量少，臭氧能迅速殺滅擴散在水中的細菌、芽孢、病毒且在很低的 濃度時既有殺菌滅活作用；濃度時既有殺菌滅活作用； 2）適應能力強，在）適應能力強，在PH5.6-9.8，水溫，水溫0-37的范圍內，對臭氧的消毒性能影響很??；的范圍內，對臭氧的消毒性能影響很??； 3）在水中不產生持久性殘馀，無二次污染；）在水中不產生持久性殘馀，無二次污染； 4）臭氧的半衰期很短，僅二十分鐘；）臭氧的半衰期很短，僅二十分鐘； 5）能破壞水中有機物，改善水的物理性質和器官感覺，進行脫色和去嗅去味作用，）能破壞水中有機物，改善水的物理性質和器官感覺，進行脫色和去嗅去味作用， 使水呈蔚藍色，而又不改變水的自然性質。使水呈蔚藍色，而又不改變水的自然性質。 臭氧消毒的缺點：臭氧消毒的缺點： 1） 因臭氧不易溶於水中，且不穩定，故其無持續消毒功能，應設置氯消毒與其配因臭氧不易溶於水中，且不穩定，故其無持續消毒功能，應設置氯消毒與其配 合使用，合使用，