臭氧性质和设备结构与应用(研讨会)

臭氧应用技术交流与研讨天津市水产研究所臭氧的特性及设备结构与应用技术交流与研讨天津市水产研究所臭氧的特性：臭氧的一般性质臭氧（O3）以其特有的气味而得名，其英文名称OZONE就是按希腊文“臭气”音义的。它是氧气（O2）的同素异构体，组成元素相同性质差异很大。臭氧在常温下是略带青色的气体，通常看上去是无色的，液态臭氧是暗蓝色的。臭氧是在一定波长的红外线，可见光和紫外线的范围内有吸收高峰。臭氧和氧主要性质对比，见表1。臭氧的特性：臭氧的氧化能力臭氧的稳定性臭氧浓度在1%（原料是空气）以下的分解速度，如图1所示。在20℃的条件下，其半衰期为16小时。溶解在水中的臭氧的分解速度受pH值控制，在酸性条件下比较稳定，而在碱性条件下分解非常快，图2、3表示在蒸馏水中的臭氧分解速度，半衰期为20分钟。臭氧的特性：臭氧的溶解性臭氧比氧更容易溶解于水，已经证实了在一定范围内是遵循亨利法则的。在标准压力和温度下（STP），其溶解度比氧大13倍。臭氧在水中的溶解度与温度有关，1894年梅尔费特（Mailfert）求出不同温度下的臭氧溶解度[2]，见表3。臭氧的净化作用臭氧与无机物和有机物的反应臭氧与无机物的反应：1臭氧与氰化物。由CN–反应成CNO–状态时，臭氧消耗情况是（CN–）1ppm需要臭氧1.84ppm。至完全无害化状态为止的氧化（CN–）1ppm需要臭氧量为4.16ppm。2臭氧与硫化氢。采用臭氧去除硫化氢是合理的，用臭氧去除水中的硫化氢可使水中的嗅味全部消除。臭氧消耗量为2mg/mg。3臭氧与亚硝酸盐。臭氧对亚硝酸盐有很强的降解作用，试验证明只要水中有剩余臭氧存在，亚硝酸盐就会被全部氧化[4]。理论上降解亚硝酸盐的臭氧消耗量为，每mgNO2–需O31.04mg。臭氧的净化作用臭氧与无机物和有机物的反应臭氧与有机物反应：1臭氧与酚。最终可分解成二氧化碳、水和脂肪酸。臭氧与酚的反应进行的非常迅速，氧化酚的臭氧消耗量为，1ppm酚需要2~4ppm臭氧。2臭氧与农药。当采用臭氧氧化某些农药时，98%的磷酰胺可分解，并生成无毒性的产物（这时的臭氧浓度为4.6mg/mg）。采用臭氧的剂量为3mg/mg时可将甲基对硫磷及硝基苯酚破坏掉。敌敌畏与臭氧反应极为强烈，当臭氧剂量很小时0.2mg/mg，也将全部破坏掉。氯苯氧醋酸衍生物及其脂类可被分解80%。3臭氧与石油。应用臭氧可对废水中的石油进行降解，有的油品臭氧消耗量可达3mg/mg。在实践中采用氧化法及混凝法联合处理时，可以从天然水中完全去除石油的剩余含量。臭氧的净化作用臭氧对赤潮生物的杀灭作用（1）1995年8月28日夜山东长岛县砣矶岛附近海面的赤潮生物经臭氧氧化后生物体照片臭氧的净化作用1998年9月在渤海湾发生赤潮（多甲藻）臭氧对赤潮生物的杀灭作用（2）经臭氧处理后臭氧的净化作用1998年9月在渤海湾发生赤潮（角甲藻）臭氧对赤潮生物的杀灭作用（3）经臭氧处理后臭氧的净化作用臭氧接触时间对杀灭赤潮生物的影响231341.未经臭氧处理2.处理2mim3.处理6mim4.处理10mim臭氧对育苗水体生态条件的改善和高产高效模式的研究•臭氧促生长机理的试验鞍山静电研究院试验图片1998.3天津市水产研究所试验结果臭氧的净化作用臭氧冰的特性简介臭氧的特点：1.半衰期短，气态的臭氧不易保存和运输2.生产臭氧设备复杂庞大，不易搬运与移动3.生产过程复杂，使用不方便应用臭氧冰进行鱼品保鲜，结果在鱼品的鲜度及抑制细菌的增殖上都显示出极好的效果。应用臭氧冰可以延长鱼品的保藏期。臭氧冰臭氧发生器的结构类型臭氧的生产方法:人工生产臭氧的方法按原理分为光化学、电化学、原子辐射和电晕放电等几种。电晕放电型臭氧发生器是目前应用最广泛，相对耗能较低，单机产量最大，市场占有率最高的臭氧装置。电晕放电型臭氧发生器放电元件的基本构成有高压电极、地电极、介电体与放电间隙四部分。研制适用于水产应用的高效臭氧水处理系统臭氧发生器的结构类型按电晕放电器件形状分为管式与板式两种；按冷却方式分为液冷与气冷；按电源频率分为工频与高频等等很多分类方法。就目前应用来讲，又可分为空气净化与水净化装置。研制适用于水产应用的高效臭氧水处理系统几个重要的性能参数：1臭氧产量G(g/h)2臭氧浓度C(mg/l)3臭氧产率YO(g/kw.h)研制适用于水产应用的高效臭氧水处理系统臭氧水处理器的系统构成气源高压交变电源放电室臭氧气水混合器净化后的水待处理水臭氧发生器O3O2~U研制适用于水产应用的高效臭氧水处理系统放电室内放电的功率方程式][40sdgdsdVCCCVfVCP式中：P—电晕元件放电功率，W；Cd—介电体电容，F；Cg—放电间隙电容，F；Vo—外加驱动电压（峰值），V；Vs—间隙电晕起始电压（峰值），V；f—外加驱动电压频率，Hz。研制适用于水产应用的高效臭氧水处理系统今后研制工作目标：1提高臭氧产量G研制高频高效臭氧发生器2采用新技术，提高臭氧浓度C(mg/l)臭氧产率YO(g/kw.h)减小体积3降低生产成本，使臭氧发生器价格有较大幅度降低。臭氧发生器的结构类型对称式沿面放电臭氧发生器：间隙放电臭氧发生器：工厂化养鱼水处理系统工艺简图臭氧对育苗水体生态条件的改善和高产高效模式的研究海水养殖、育苗水体净化处理工艺示研制适用于水产应用的高效臭氧水处理系统QT-20型臭氧水处理器QT—5S型臭氧水处理器研制适用于水产应用的高效臭氧水处理系统QT-50型臭氧水处理器在大连旅顺正在安装新型臭氧发生器的研制：养殖试验过程与结果图3第一阶段中试情况0102030400102030405060708090试验天数数值溶解氧水温死鱼数量投加臭氧养殖试验过程与结果图4第二阶段中试情况0102030400102030405060试验天数数值溶解氧水温死鱼数量投加臭氧量谢谢大家！臭氧的净化作用臭氧与无机物和有机物的反应臭氧的脱色与脱嗅作用：臭氧对水中的着色有机物具有氧化脱色作用，微量的臭氧也能收到良好效果.臭氧在水中除臭极为有效。在试验装置中加入2ppm臭氧，可使臭气度从20降到0。有试验证明[4]在去除水中25度以下的臭气，臭氧注入率为0.1~1.5ppm。高效气水混合器的研制研制适用于水产应用的高效臭氧水处理系统4.应用撞击反应原理可增加传质面积并促进液滴表面更新；使气液传质一步强化。3.应用扩压器增效原理和扩压器出口加后端管的设计进一步提高扩压器效率；2.应用自由射流的有效射程原理确定了液气液混合器的结构；1.应用湍流混合原理增加气液接触相界面积提高混合效率；•扩压器后端管设计[4]。在扩压器的后端安装一段直管（l/d≈3~6），该扩压器效率η与没接直管的相比，上升是很可观的。0111出进无扩压器有扩压器AAqqvv经增压器后端管排出的两相流以一定的速度对反应罐底端面进行撞击[5]，在气液撞击体系中下列因素可使传质进一步强化⑴由于撞击面上滴粒间的碰撞和气液相互剪切作用，原来的粒滴可能再乳化，从而增加传质面积并促进液滴表面更新；⑵由于滴粒之间的碰撞，滴粒变形，剪切力和表面张力[Marangoni效应]，引起滴粒内部环流，因此使气液传质进一步强化。臭氧的净化作用臭氧对水中微生物的杀灭作用探讨臭氧净化与鱼病防治效果。•臭氧净化水在育苗及养殖中的应用试验。探讨臭氧净化与鱼病防治效果。•本试验采取对患病鱼类生活的水体直接充臭氧的方法，以达到治疗鱼病的目的。经过对斑点叉尾蛔腐烂病、鲤鱼赤皮病等细菌性鱼病的治疗试验，收到了很好的治疗效果。另外，对发生细菌病鱼池池水进行充臭氧消毒，效果明显。•臭氧治疗细菌性鱼病试验。臭氧的净化作用结论：通过试验确认，应用臭氧水洗手是有效安全的。对一般性细菌，1mg/l的臭氧水已有足够的杀灭效果。对病毒4mg/l的臭氧浓度是有效的，臭氧洗手设备在水产品加工行业会得到广泛应用。臭氧的净化作用臭氧对浮游生物的作用臭氧对不同种类浮游植物杀灭情况