臭氧应用~饮用水臭氧处理效果与臭氧溶解度的关系
饮用水臭氧处理效果与溶解的关系

饮用水臭氧处理效果与溶解的关系参考资料:/esite/newsDetails533.htm一、饮用水臭氧处理简介: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杀菌试验。
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”。
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,与国外规模比较,我国只能说还处在萌芽状态。
臭氧水处理之所以在世界上得到长足的发展,不只是由于其有效的去杂与杀菌能力,而且在于经它处理后在水中不产生二次污染(残毒),多余的臭氧也会较快分解为氧气而不似氯剂在水中形成氯氨、氯仿等致癌物质,因而被世界公认为最安全的消毒剂。
在发展中国家没有大规模推广,其原因是臭氧处理固定资产投入太高与运行电耗太高,在资金缺乏的国家在八十年代中期以来,我国众多瓶装水厂由于水质标准要求高,而瓶装水经济效益也高,而采用了臭氧法处理,小型臭氧发生器得以较大规模推广.正确应用臭氧处理水的瓶装水厂大都能达到双零(大肠杆菌,细菌总数均为零)的国际标准。
二、影响臭氧水处理灭菌效果的几个基本因素由于臭氧水处理是个新事物,人们尚不太熟悉。
有些单位以及臭氧用户误认为只要一按电钮,将臭氧气吹入水中,消毒即告完成。
这个误区使臭氧的应用得不到应有的效果,甚至致使有些人对臭氧本身的杀菌能力产生了怀疑。
有的单位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,杀菌的确实效果令人无法相信。
臭氧在水中的饱和溶解度

臭氧在水中的饱和溶解度一、引言臭氧是一种具有强氧化性的气体,广泛应用于水处理、空气净化和医疗消毒等领域。
了解臭氧在水中的饱和溶解度对于合理利用臭氧的性质具有重要意义。
本文将从理论和实验两个方面,对臭氧在水中的饱和溶解度进行探讨。
二、理论分析理论上,臭氧在水中的溶解度受到多个因素的影响,包括温度、压力和水质等。
以下将对这些因素进行详细讨论。
2.1 温度对臭氧溶解度的影响温度是影响臭氧在水中溶解度的重要因素之一。
一般来说,温度升高会导致溶解度的降低。
这是因为温度升高会增加水分子的运动速度,使得水分子与臭氧分子之间的相互作用减弱,从而使臭氧溶解度下降。
2.2 压力对臭氧溶解度的影响压力是另一个影响臭氧溶解度的重要因素。
根据亨利定律,溶解度与压力成正比。
因此,增加压力可以提高臭氧在水中的溶解度。
这是因为增加压力会增加臭氧分子与水分子之间的相互作用力,从而促进臭氧的溶解。
2.3 水质对臭氧溶解度的影响水质也会对臭氧溶解度产生影响。
一般来说,水中的溶解氧和有机物含量越高,臭氧溶解度越低。
这是因为溶解氧和有机物会与臭氧竞争与水分子结合,从而降低臭氧的溶解度。
三、实验验证理论分析虽然可以提供一些参考,但实验验证是确定臭氧在水中饱和溶解度的最可靠方法。
以下将介绍一种常用的实验方法。
3.1 气液平衡法气液平衡法是一种常用的测量臭氧溶解度的方法。
该方法通过将臭氧气与水接触,等待达到平衡后,测量水中溶解的臭氧量来确定溶解度。
1.准备实验设备和试剂:–臭氧发生器–水槽–臭氧传感器–温度计–压力计–蒸馏水2.设定实验条件:–将水槽中的水加热至设定温度–调节臭氧发生器的流量和浓度3.进行实验:–将臭氧气通入水槽中,与水接触–等待一段时间,使臭氧与水达到平衡–使用臭氧传感器测量水中的臭氧浓度–同时测量水的温度和压力4.计算溶解度:–根据测量结果计算臭氧在水中的饱和溶解度–可以通过绘制溶解度-温度曲线来进一步分析结果四、应用前景了解臭氧在水中的饱和溶解度对于水处理、空气净化和医疗消毒等领域具有重要意义。
水中臭氧的饱和溶解度

水中臭氧的饱和溶解度水中臭氧的饱和溶解度导言:水中的溶解度是我们研究和了解溶液行为的关键因素之一。
其中,水中氧气的溶解度非常重要,因为它与水体的生物和化学过程密切相关。
然而,除了氧气以外,还有一种氧化剂可以溶解在水中,那就是臭氧。
本文将深入研究水中臭氧的饱和溶解度,并对其在环境和工业中的应用进行探讨。
第一部分:臭氧的概述我们需要了解什么是臭氧。
臭氧是一种有强烈氧化性的气体,化学式为O3。
尽管臭氧在地球上的大气中仅占0.000004%的比例,但具有很高的反应活性。
臭氧能够被用于许多应用领域,比如水处理、消毒和气味去除等。
第二部分:水中臭氧的溶解度水中臭氧的溶解度可以通过测量其饱和溶解度来确定。
饱和溶解度是指在一定温度下,溶液中所含溶质的最大浓度。
对于臭氧而言,它的饱和溶解度取决于水温和环境压力。
在常温下,水中臭氧的饱和溶解度约为0.04毫克/升。
第三部分:影响水中臭氧溶解度的因素水中臭氧的溶解度受到一些因素的影响。
其中最重要的因素是温度和压力。
一般来说,温度越高,溶解度越低。
这是因为高温能够降低气体在水中的溶解度。
环境压力也会影响臭氧的溶解度。
压力的增加可以提高溶解度,而降低压力则会减少溶解度。
第四部分:水中臭氧的应用水中臭氧具有广泛的应用领域。
它可以用作水处理的消毒剂。
臭氧比传统的氯消毒剂更有效,并且在消毒过程中不会产生有害的化学副产品。
臭氧也被用于水体的净化和污染物的去除。
由于其强氧化性,臭氧可以快速降解有机物和杀灭微生物。
臭氧还可以用于气味控制、游泳池水处理和饮用水消毒等。
总结:水中臭氧的饱和溶解度取决于温度和压力。
高温和低压均会降低臭氧在水中的溶解度。
水中的臭氧具有广泛的应用领域,包括水处理、消毒、净化和气味控制等方面。
臭氧作为一种重要的氧化剂,在环境和工业中发挥着重要的作用。
观点和理解:通过深度研究水中臭氧的饱和溶解度,我对臭氧的应用和影响有了更全面的理解。
臭氧作为一种高度活性的气体,在水中起到了重要的作用,并且可以替代传统的消毒剂和净化剂。
臭氧在饮用水净化中的应用

臭氧消毒的原理是臭氧在水中发生氧化还原反应,产生氧化能力极强的单原子氧( O )和羟基( OH ),瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物。
羟基( OH )是强氧化剂、催化剂,可使有机物发生连锁反应,反应十分迅速。
羟基( OH )对各种致病微生物有极强的杀灭作用。
单原子氧( O )也具有强氧化能力,对顽强的微生物如病毒、芽胞等有强大的杀伤力。
臭氧具有比氯消毒方法更强的氧化消毒能力,不但可以较彻底地杀菌消毒,而且可以降解水中含有的有害成分和去除重金属离子以及多种有机物等杂质,如铁、锰、硫化物、苯、醛、有机磷、有机氯、氰化物等,还可以使水除臭脱色,从而达到净化水的目的。
臭氧适应能力强,受水温、 PH 值影响较小。
臭氧适应范围广,不受菌种限制,杀菌效果比氯消毒和紫外消毒效果好。
与氯不同的是残余臭氧可以自行分解为氧气,不会产生二次污染。
臭氧处理后的水无色无臭,口感好,能改善饮用水品质。
故此,为了提高瓶装饮用水的质量和延长保质期,国际瓶装水协会( IBWA )建议采用臭氧处理。
在臭氧处理前,瓶装水一般用反渗透、纳滤、超滤去除天然水中 99% 的有机物,降低臭氧的用量。
【臭氧净水消毒的叁数选择】1. 消毒系统设计叁数的选择臭氧投加量为1-5mg / L , 接触时间为4-10min ,保持0.1-1mg / L 剩余臭氧浓度。
2. 主要设备的选择a .臭氧发生器臭氧发生器的产量应根据设计流量及臭氧投加量来确定。
W = 0.001×Q×PW --- 臭氧发生器的产量( g / h )Q --- 设计水量( L / h )P --- 臭氧投加量,一般采用 1-5 mg / L0.001 --- 单位换算系数b. 接触氧化罐接触氧化罐的尺寸应根据设计流量及流速来确定。
S = Q / VS --- 罐体截面积( m2 )V --- 流速,一般采用 8-10m / h?D =D --- 罐体直径( m )罐体高度的确定:H = V×t + 0.2H--- 罐体高度( m )t --- 接触时间,一般采用 4-10min0.2 --- 布水空间高度( m )【安装运行】臭氧发生器一般采用喷射投加方式,即全部或部分水流与臭氧通过喷射器混合后进入接触反应罐。
臭氧在饮用水处理中的应用

喃类等物质是最难降解的 “持久性有机污染物” 。常 规的混凝、 沉淀、 过滤和投氯消毒工艺以去除水中浊 度、 悬浮物、 胶体、 色度和病原菌等为目的, 而它对水 中有机物尤其是 溶 解 性 有 机 物 不 能 有 效 地 去 除, 水 中的大分子物质 如 腐 殖 质、 蛋白质和多糖等在水中
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臭氧在饮用水处理中的应用
! 李红兰 9, , 张克峰 ! , 王永磊 ! (9 5 济南大学土木建筑学院, 山东 济南 山东 济南 !%##!! ; ! 5 山东建筑大学市政与环境工程学院, !%#9#9)
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的氧化能力很强, 但主要是选择性地与水中有机污 染物作用, 破坏 其 不 饱 和 键, 导 致 有 机 物 极 性 增 加, 可生化性提高, 对 总 有 机 碳 的 影 响 很 小。 臭 氧 氧 化 很难将水中的有 机 污 染 物 彻 底 无 机 化, 主要以中间 产物的形式存在于水中。 臭氧 与 水 中 污 染 物 的 反 应 极 为 复 杂, 主要通过 两条途径, 即臭氧 的 直 接 反 应 和 臭 氧 分 解 产 生 的 羟 基自由基 ./ ・ ( 0’ 1 2 * %3 ) 的 间 接 反 应。 两 者 比 较, 直接反应有选择 性, 速 度 慢; 间 接 反 应 无 选 择 性、 电 位高、 反应能力强、 速度快, 可引发链反应, 使许多有 机物彻底降解。 直接反 应 (4 反 应) : 污 染 物 5 /) ! 产 物 或 中 间物 间接反应 (6 反 应) : 污 染 物 5 ./・! 产 物 或 中
臭氧在饮用纯净水中的应用

臭氧在饮用纯净水生产中的应用1.臭氧的产生方法臭氧发生器目前各种饮用纯净水和矿泉水的生产厂家所使用的臭氧发生器主要有二种:一种是以空气为气源,空气经压缩、冷凝、过滤、干燥等预处理净化后,进入高压放电管,在高压放电环境中,空气中部分氧分子激发分解成氧原子,氧原子与氧原子(或氧原子与氧分子)结合生成臭氧。
该法的主要缺点是噪音大。
另一种是以纯氧作气源,经硅胶干燥后进入放电管中,产生臭氧气体,氧气源发生器产生的臭氧浓度高、纯净、无噪声,并能克服空气源发生器使用一段时间后易使处理水产生异味的缺点。
缺点是需要经常更换氧气钢瓶。
2.臭氧与纯净水的混合方式臭氧与纯净水的混合方式有两种:一种是塔式混合,臭氧在臭氧-水混合塔中与水混合形成灌装水。
塔内可以充填一些填料,以增加其传质系数,提高臭氧的浓度。
另一种混合方式是:产生的臭氧先进入-水射器(文丘里管),然后在一固定螺旋混合器中与水在湍流下充分混合。
该方法具有传质系数高,水中臭氧浓度高,占地面积小等优点,比较适合于以氧气作气源的设备。
3.臭氧与水混合后到灌装前的控制臭氧与纯净水混合后在水中的半衰期主要取决于水温,水温高则半衰期短;水温低则半衰期长。
一般在15~40min之间。
这就对生产饮用纯净水企业的工艺流程有较高的要求。
有些生产企业的工艺流程和生产控制不尽合理,是造成灌装水臭氧浓度较低的原因。
如:臭氧与纯净水混合后,还经过过滤装置,然后再进入储存罐等,停留时间过长,通常有10~20min,造成臭氧浓度不必要降低。
采用混合塔将臭氧与饮用纯净水混合时,臭氧与水在塔内的混合主要是以对流方式混合的,塔内水位太低,造成对流时间不够,从而臭氧浓度偏低。
因此,采用塔式混合时,要控制好塔内的水位。
因各种原因造成生产停止,继续生产前必须将罐内的臭氧混合水排放干净。
灌装用水必须是新鲜的臭氧混合水。
特别是在夏季,若臭氧混合水在罐内的停留时间较长,水中臭氧含量就会明显下降,这样的水无法对包装材料起到有效的杀菌作用。
臭氧的溶解度

臭氧的溶解度介绍臭氧是一种稳定的形式氧气分子(O3)。
它在大气中起着至关重要的作用,既有益又有害。
臭氧在医学和水处理领域中被广泛应用,但在地球大气中的过多积累却会危害人类和环境。
臭氧的溶解度是指在液体中溶解臭氧的能力,它受到多种因素的影响,包括温度、压力、酸碱度和溶解介质等。
温度的影响温度是影响臭氧溶解度的主要因素之一。
一般而言,温度越低,臭氧的溶解度越高。
这是因为低温会降低气体分子的运动速度,使气体分子更容易进入溶液中。
当溶液温度升高时,溶解的臭氧分子会更容易从溶液中逸出,导致溶解度降低。
压力的影响压力是另一个影响臭氧溶解度的因素。
根据亨利定律(Henry’s Law),溶解度与气体分压成正比,即气体分压越高,溶解度就越高。
因此,在高压下,臭氧更容易溶解到液体中。
这也是为什么在一些水处理系统中使用高压臭氧溶解器的原因。
酸碱度的影响酸碱度(pH值)对臭氧溶解度也有一定的影响。
一般而言,酸性溶液对臭氧的溶解度更高。
这是因为酸溶液中的氢离子(H+)可以与臭氧分子结合形成过氧酸根(O2-),增加臭氧的溶解度。
相反,碱性溶液中的氢氧根离子(OH-)与臭氧分子结合形成臭氧过氧根离子(O3^-),降低臭氧的溶解度。
溶解介质的影响不同的溶解介质会对臭氧的溶解度产生不同的影响。
一般来说,非极性溶剂对臭氧的溶解度较低,而极性溶剂对臭氧的溶解度较高。
这是因为极性溶剂分子之间的相互作用力更强,可以更好地与臭氧分子形成氢键或离子-分子相互作用。
应用臭氧的溶解度在医学和水处理领域中有广泛的应用。
在医学领域,臭氧被用作一种强氧化剂,用于治疗多种皮肤病和感染。
例如,臭氧可以用于治疗顽固性溃疡和慢性耳感染。
它还可以用于水疗和牙科手术中,用于杀灭细菌和消毒。
在水处理领域,臭氧被广泛用于消毒和污水处理。
臭氧具有强氧化性,可以有效地杀灭细菌、病毒和其他微生物。
此外,臭氧还可以氧化和去除水中的有机污染物、色素和异味物质。
环境影响尽管臭氧在医学和水处理领域中有很多应用,但在地球大气中的过多积累却会对人类和环境造成危害。
臭氧(O3)在水处理中的应用

臭氧(O3)在水处理中的应用臭氧(O3)在水处理中的应用1.1 臭氧消毒原理臭氧(O3)是氧的同素异形体,它是一种具有特殊气味的淡蓝色气体。
分子结构呈三角形,键角为116°,其密度是氧气的1.5倍,在水中的溶解度是氧气的10倍。
臭氧是一种强氧化剂,它在水中的氧化还原电位为2.07V,仅次于氟(2.5V),其氧化能力高于氯(1.36V)和二氧化氯(1.5V),能破坏分解细菌的细胞壁,很快地扩散透进细胞内,氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶等,也可以直接与细菌、病毒发生作用,破坏细胞、核糖核酸(RNA),分解脱氧核糖核酸(DNA)、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物,使细菌的代谢和繁殖过程遭到破坏。
细菌被臭氧杀死是由细胞膜的断裂所致,这一过程被称为细胞消散,是由于细胞质在水中被粉碎引起的,在消散的条件下细胞不可能再生。
应当指出,与次氯酸类消毒剂不同,臭氧的杀菌能力不受PH值变化和氨的影响,其杀菌能力比氯大600-3000倍,它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的,在水中臭氧浓度0.3-2mg/L时,0.5-1min内就可以致死细菌。
①病毒已经证明臭氧对病毒具有非常强的杀灭性,例如Poloi病毒在臭氧浓度为0.05-0.45mg/L时,2min就会失去活性。
②孢囊在臭氧浓度为0.3mg/L下作用2.4min就被完全除掉。
③孢子由于孢衣的保护,它比生长态菌的抗臭氧能力高出10-15倍。
④真菌白色念珠菌(candida albicans)和青霉属菌(penicillium)能被杀灭。
⑤寄生生物曼森氏血吸虫(schistosoma mansoni)在3min后被杀灭。
2.1 臭氧的应用1840年瑞士化学家Schōnbein证实了臭氧的存在。
1886年法国人Meritenus发现臭氧具有杀菌作用。
1893年荷兰首先将臭氧应用于水的消毒处理。
1906年法国的Nice城将臭氧用于大规模净水厂的水处理,至今已有近百年历史。
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臭氧应用~饮用水臭氧处理效果与臭氧溶解度的关系
一、饮用水臭氧处理简介:
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杀菌试验。
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。
到现在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。
臭氧水处理之所以在世界上得到长足的发展,不只是由于其有效的去杂与杀菌能力,而且在于经它处理后在水中不产生二次污染(残毒),多余的臭氧也会较快分解为氧气而不似氯剂在水中形成氯氨、氯仿等致癌物质,因而被世界公认为最安全的消毒剂。
在发展中国家没有大规模推广,其原因是臭氧处理固定资产投入太高与运行电耗太高,在资金缺乏的国家在八十年代中期以来,我国众多瓶装水厂由于水质标准要求高,而瓶装水经济效益也高,而采用了臭氧法处理,小型臭氧发生器得以较大规模推广.正确应用臭氧处理水的瓶装水厂大都能达到双零(大肠杆菌,细菌总数均为零)的国际标准。
二、影响臭氧水处理灭菌效果的几个基本因素
由于臭氧水处理是个新事物,人们尚不太熟悉。
有些厂家和施工单位以及臭氧用户误认为只要一按电钮,将臭氧气吹入水中,消毒即告完成。
这个误区使臭氧的应用得不到应有的效果,甚至致使有些人对臭氧本身的杀菌能力产生了怀疑。
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,杀菌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,无论是臭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、化学过程与臭氧杀菌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,只就臭氧杀菌做一般性的讨论。
1、水溶臭氧浓度与保持时间是杀菌的必要条件
军事医学科学院军队卫生研究所马义伦教授等经过对炭疽杆菌,枯草杆菌黑色变种进行臭氧处理试验,总结出杀菌动力学经验公式:
dN/dt=-KNtMCN
其中:N:菌数t:时间C:水中臭氧浓度m、n是t与c的指数K:效率常数,也可表示细菌抗力。
由以上公式可以看出单位时间的灭菌量是与水中臭氧浓度及处理时间的若十次疗成止比,可见K与N在不变动的情况下要达到杀菌的目的,必须保证臭氧在水中浓度与一定的接触时间。
2、保证水中臭氧浓度的必要性
要保证臭氧在水中的浓度需要很多条件,大致有水温、气压、气液的相对运动速度、臭氧气作用在液体表面的分压、臭氧气的表面积、水的粘度、密度、表面张力等,其中有些因素,如水温、气压、臭氧气作用在液体表面的分压至关重要。
也有的,如水的密度、粘滞度、表面张力等,在某一具体条件下是不变的,就可以不予考虑,现将其中关系简单介绍如下:气液两相间的传质强度取决于分子与湍流的扩散速度,可以用一般传质公式表示:
u=dG/dt=KF•△C
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(摄氏度) O 11.8 15 19 27 40 55 60
溶解度(L气/L水) 0.64 0.5 O.456 0.381 O.27 0.112 O.031 O 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、为保证杀菌效果,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消毒处理参数推荐为: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,水温最好在25摄氏度以下。
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.
三、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求是:
1、能保证最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,安全性好。
3、能耗(搅拌或输送水、气所需动力)最低。
4、最小的体积下有最大的生产能力。
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、气全面接触,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。
它的优点是:操作方便,可以很容易改变运行参数而不影响投加效果和工作的稳定,动力消耗少,鼓泡塔结构简单,维修方便。
但其体积过于庞大,池式占地面积大,塔式要求较高厂房成本较高。
2、水射器(文丘里管)是利用高速水流在变径管道中流动造成的负压区吸入臭氧气,并形成湍流起到混合效果。
而在文丘里管后设置固定螺旋混合器则可进一步起搅拌水、气作用,在较长的距离内保持湍流状态以加强吸收。
这种装置由于混合时间很短,所以在其输出管道后常常还需加设贮水罐,以增加水、气接触时间,并使水流速降低以使尾气析出。
它的结构比鼓泡塔大大减小,生产成本低,但需加设水泵以保证水的喷射速度,而且工艺参数不易掌握,处理水量不能随意调节,否则将发生气、液两相分离,影响吸收效果。
3、搅拌法:早期生产的搅拌器类似单缸洗衣机,只是电机上置、外筒做成多角型,利用搅拌造成的涡流使气泡打碎,溶入液体。
此类搅拌法效果差,动力消耗大,比鼓泡法体积小但成本并不低,由于有机械运动及臭氧腐蚀,所以机器寿命低,维修费用高。
近年有涡轮泵上市,混合效果很好,而且体积小巧,工r艺参数操作容易,但结构复杂成本高,动力消耗大,维修复杂,在它的管路后而也需设置贮水罐。