【摘 要】本文主要闡述了臭氧發(fā)生器用于制取臭氧，在冷卻水水處理方面的作用，比較利用其他原料處理冷卻水上的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，以及應(yīng)用臭氧發(fā)生器在冷卻水處理方面應(yīng)注意的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】臭氧發(fā)生器；臭氧；冷卻水處理

臭氧發(fā)生器是用于制取臭氧的設(shè)備裝置。臭氧易于分解無(wú)法儲(chǔ)存需現(xiàn)場(chǎng)制取現(xiàn)場(chǎng)使用（但是在特殊的情況下是可以進(jìn)行短暫時(shí)間的儲(chǔ)存），凡是能用到臭氧的場(chǎng)所均需使用臭氧發(fā)生器。臭氧發(fā)生器在自來(lái)水，污水，工業(yè)氧化，空間滅菌等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。其通電把氧變成臭氧。

臭氧發(fā)生器中廣泛使用，但制造成本較高。按臭氧發(fā)生器結(jié)構(gòu)劃分，有間隙放電式（DBD）和開(kāi)放式兩種。間隙放電式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是臭氧在內(nèi)外電極區(qū)間的間隙內(nèi)產(chǎn)生臭氧，臭氧能夠集中收集輸出使用其濃度較高，如用于水處理。開(kāi)放式發(fā)生器的電極是裸露在空氣中的，所產(chǎn)生的臭氧直接擴(kuò)散到空氣中，因臭氧濃度較低通常只用于較小空間的空氣滅菌或某些小型物品表面消毒。間隙放電式發(fā)生器可代替開(kāi)放式發(fā)生器使用。但間隙放電式臭氧發(fā)生器成本遠(yuǎn)高于開(kāi)放式。

那么下面我們主要講解下用臭氧發(fā)生器制取來(lái)的臭氧用于冷卻水處理方面的用途。

臭氧是世界公認(rèn)的廣譜高效殺菌消毒劑。采用空氣或氧氣為原料利用高頻高壓放電產(chǎn)生臭氧。臭氧比氧分子多了一活潑的氧原子臭氧，化學(xué)性質(zhì)特別活潑，是一種強(qiáng)氧化劑，在一定濃度下可迅速殺滅空氣中的細(xì)菌。沒(méi)有任何有毒殘留，不會(huì)形成二次污染，被譽(yù)為“最清潔的氧化劑和消毒劑”。

臭氧僅作殺菌劑，臭氧是一種氧化性很強(qiáng)但又不穩(wěn)定的氣體。在水溶液中，臭氧保持著很強(qiáng)的氧化性。在許多化學(xué)反應(yīng)中，它很想氯。作為殺菌劑，臭氧的作用機(jī)理與其他氧化性殺菌劑有許多相同之處。臭氧可與蛋白質(zhì)結(jié)合，破壞細(xì)胞呼吸所不可缺少的還原酶的活性。檢驗(yàn)經(jīng)臭氧氧化后細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌的細(xì)胞因失去了維持生命的細(xì)胞質(zhì)而被破壞。和氯不同的是，用臭氧作殺菌劑不會(huì)增加水中的氯離子濃度，當(dāng)冷卻水排放時(shí)不會(huì)污染環(huán)境或傷害水生物，而且臭氧在光合作用下還會(huì)分解生成氧。臭氧是通過(guò)將氧或干燥空氣經(jīng)過(guò)臭氧發(fā)生器中的放電管而生成的氣體。添加臭氧時(shí)，首先應(yīng)將它溶解在水中，然后把溶液有臭氧的水注入冷卻水中。臭氧可以從不同的部位注入冷卻水系統(tǒng)。例如可以加入到冷卻塔的集中水池中，或加到冷卻水循環(huán)泵出口的一側(cè)。在較為簡(jiǎn)單的冷卻水系統(tǒng)中，只需在一處加入臭氧就足夠了；對(duì)于復(fù)雜的，有多個(gè)支路的體系，則建議在幾個(gè)不同的部位加入臭氧，使臭氧在水中的分布較為均勻。

在制定臭氧操作過(guò)程時(shí)，需要考慮的重要參數(shù)是：該冷卻水系統(tǒng)的工況、水量、補(bǔ)充水和循環(huán)水的水質(zhì)，尤其是化學(xué)需氧量和PH值。采用臭氧連續(xù)加注發(fā)時(shí)，所需的臭氧量很小。在進(jìn)行冷卻水處理時(shí)，一般認(rèn)為，除了添加臭氧作為殺菌劑以控制水中的微生物生長(zhǎng)外，還需要同時(shí)加入阻垢劑和緩蝕劑，以分別控制冷卻水系統(tǒng)中的結(jié)垢和腐蝕。使用臭氧作為殺菌劑后，可使冷卻水系統(tǒng)中不再有生物沉積物生成。原先存在于冷卻水系統(tǒng)中的生物沉積物和冷卻塔中的藻類，也會(huì)隨之消失，循環(huán)冷卻水變得清澈透明，異菌養(yǎng)數(shù)也會(huì)比以前大大減少，換熱器的換熱效果則會(huì)明顯改善。

在冷卻水中，臭氧對(duì)碳鋼和不銹鋼沒(méi)有任何不利的影響，但臭氧對(duì)銅和銅合金有腐蝕性。如果冷卻水系統(tǒng)中銅質(zhì)設(shè)備，則應(yīng)避免游離的臭氧量過(guò)高，否則通知設(shè)備表面穩(wěn)定的一價(jià)銅的氧化物有可能被氧化為二價(jià)銅的氧化物。但是，只要加入極少量的銅緩蝕劑，就可抑制臭氧對(duì)銅的腐蝕。

臭氧作為冷卻水殺菌劑的優(yōu)點(diǎn)是：臭氧是將氧或干燥空氣通過(guò)臭氧發(fā)生器中的放電管而制備的，該制備過(guò)程不會(huì)引起環(huán)境的污染；臭氧降解后生成氧，故不像其他的殺菌劑，它不會(huì)增加冷卻水的含鹽量；它不會(huì)增加冷卻水的COD；通過(guò)臭氧不會(huì)像通氯時(shí)那樣在水中生成有機(jī)氯化物；作為殺菌劑使用時(shí)，不需要另外再加入分散劑或表面活性劑；從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，它很有希望成為氯殺菌劑的換代殺菌劑。

影響臭氧應(yīng)用于大型工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的一些缺點(diǎn)是：臭氧的揮發(fā)性強(qiáng)，不易保留在水中；當(dāng)PH大于7.5和溫度大于40攝氏度時(shí)，臭氧將迅速分解；臭氧對(duì)銅和銅合金有腐蝕性；臭氧發(fā)生器等配套設(shè)備的投資大。

單一臭氧的冷卻水處理。單一臭氧的冷卻水處理是指只使用臭氧一種水處理劑，就可以同時(shí)進(jìn)行阻垢、緩蝕和殺菌滅藻的水處理。在1990年的第51屆國(guó)際水會(huì)議上，Pryor在“臭氧冷卻水處理的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性”的報(bào)告中，介紹了美國(guó)全國(guó)水處理公司在三年時(shí)間內(nèi)用臭氧成功地處理了130多座冷卻塔，受到了人們的重視。Pryor認(rèn)為，臭氧可以作為單一的冷卻水處理藥劑來(lái)代替其他的冷卻水處理劑，它同時(shí)能阻垢、緩蝕和殺菌滅藻；臭氧能使冷卻水系統(tǒng)在高濃度倍數(shù)，甚至在零排污下運(yùn)行，從而節(jié)水又節(jié)能；用臭氧進(jìn)行冷卻水處理不存在任何環(huán)境污染問(wèn)題。

此外，使用時(shí)，先在廢水中繳入臭氧反應(yīng)幾分鐘，然后再加入活性碳吸附。單獨(dú)采用臭氧的處理工藝，對(duì)輕度污染地下水中的石油類污染物取出效果有限，隨著臭氧投入量的增加，水中非飽和有機(jī)物含量先增加后減少，因此存在一個(gè)最佳臭氧投入量，使處理水樣中非飽和有機(jī)物的含量最大，以利于后續(xù)的活性炭吸附。由于石油類污染物多為相對(duì)分子質(zhì)量較高的有機(jī)化合物，單獨(dú)采用活性碳吸附處理均不能有效去除輕度污染地下水中的石油類污染物。經(jīng)臭氧/活性炭復(fù)合水處理劑處理后，出水中主要污染指標(biāo)：石油類污染物含量和高猛酸鹽指數(shù)，均可以達(dá)到我國(guó)飲用水標(biāo)準(zhǔn)。臭氧/活性炭復(fù)合水處理劑對(duì)石油類污染物含量小于2mg/L的輕度污染地下水有較好地處理效果。

此外，臭氧發(fā)生器應(yīng)用于冷卻水處理時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：冷卻水的水質(zhì)要好，防止結(jié)垢，以免影響發(fā)生器的散熱效果。二對(duì)水冷發(fā)生器采說(shuō)，為使傳熱表面的結(jié)垢最少，冷卻水的水質(zhì)十分重要。結(jié)垢會(huì)使傳熱效率降低，從而減少臭氧產(chǎn)量，增加維護(hù)費(fèi)用。在技術(shù)上自來(lái)水是被優(yōu)先選擇的冷卻劑，不過(guò)，對(duì)大型工業(yè)用發(fā)生器所需要的耗水量來(lái)說(shuō)，使用自來(lái)水經(jīng)濟(jì)上毫無(wú)吸引力，也許只有發(fā)生系統(tǒng)用在水處理廠的情況除外。與自來(lái)水水質(zhì)相反，一般處理后的污水作為冷卻水，效果不是很好，因?yàn)樗菀讓?dǎo)致結(jié)垢。如果高質(zhì)量的水或其他流體用在密封的十次冷卻回路中，末級(jí)熱交換器又是專門設(shè)計(jì)得最少結(jié)垢；且便于清洗，而且污水出水還可以作為末級(jí)散熱使用。為了水費(fèi)和設(shè)備維護(hù)費(fèi)之間的最佳平衡，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)多數(shù)采用冷卻塔水或熱交換器優(yōu)質(zhì)飲用水（無(wú)懸浮固體、氯化物<5mg/L）。

參考文獻(xiàn)

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