解析臭氧发生器工作原理

臭氧发生器概述

臭氧发生器概述臭氧发生器是用于制取臭氧的设备装置。臭氧易于分解无法储存需现场制取现场使用(但是在特殊的情况下是可以进行短暂时间的储存)，凡是能用到臭氧的场所均需使用臭氧发生器。臭氧发生器在自来水，污水，工业氧化，空间灭菌等领域广泛应用。

臭氧是世界公认的广谱高效杀菌消毒剂。采用空气或氧气为原料利用高频高压放电产生臭氧。臭氧比氧分子多了一活泼的氧原子臭氧，化学性质特别活泼，是一种强氧化剂，在一定浓度下可迅速杀灭空气中的细菌。没有任何有毒残留，不会形成二次污染，被誉为“最清洁的氧化剂和消毒剂”。

臭氧发生器分类

按臭氧产生的方式划分，目前的臭氧发生器主要有三种：高压放电式、紫外线照射式、电解式。

1高压放电式发生器

该类臭氧发生器是使用一定频率的高压电流制造高压电晕电场，使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应，从而制造臭氧。

这种臭氧发生器具有技术成熟、工作稳定、使用寿命长、臭氧产量大(单机可达1Kg/h)等优点，所以是国内外相关行业使用最广泛的臭氧发生器。

在高压放电式臭氧发生器中又分为以下几种类型：

1、按发生器的高压电频率划分，有工频(50-60Hz)、中频(400-1000Hz)和高频(>1000Hz)三种。工频发生器由于体积大、功耗高等缺点，目前已基本退出市场。中、高频发生器具有体积小、功耗低、臭氧产量大等优点，是现在最常用的产品。

2、按使用的气体原料划分，有氧气型和空气型两种。氧气型通常是由氧气瓶或制氧机供应氧气。空气型通常是使用洁净干燥的压缩空气作为原料。由于臭氧是靠氧气来产生的，而空气中氧气的含量只有21%，所以空气型发生器产生的臭氧浓度相对较低，而瓶装或制氧机的氧气纯度都在90%以上，所以氧气型发生器的臭氧浓度较高。

3、按冷却方式划分，有水冷型和风冷型。臭氧发生器工作时会产生大量的热能，需要冷却，否则臭氧会因高温而边产生边分解。水冷型发生器冷却效果好，工作稳定，臭氧无衰减，并能长时间连续工作，但结构复杂，成本稍高。风冷型冷却效果不够理想，臭氧衰减明显。总体性能稳定的高性能臭氧发生器通常都是水冷式的。风冷一般只用于臭氧产量较小的中低档臭氧发生器。在选用发生器时，应尽量选用水冷型的。

4、按介电材料划分，常见的有石英管(玻璃的一种)、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等几种类型。目前使用各类介电材料制造的臭氧发生器市场上均有销售，其性能各有不同，玻璃介电体成本低性能稳是人工制造臭氧使用最早的材料之一，但机械强度差。陶瓷和玻璃类似但陶瓷不宜加工特别在大型臭氧机中使用受到限制。搪瓷是一种新型介电材料，介质和电极于一体机械强度高、可精密加工精度较高，在大中型臭氧发生器中广泛使用，但制造成本较高。

5、按臭氧发生器结构划分，有间隙放电式(DBD)和开放式两种。间隙放电式的结构特点是臭氧在内外电极区间的间隙内产生臭氧，臭氧能够集中收集输出使用其浓度较高，如用于水处理。开放式发生器的电极是裸露在空气中的，所产生的臭氧直接扩散到空气中，因臭氧浓度较低通常只用于较小空间的空气灭菌或某些小型物品表面消毒。间隙放电式发生器可代替开放式发生器使用。但间隙放电式臭氧发生器成本远高于开放式。

2紫外线式臭氧发生器

该类臭氧发生器是使用特定波长(185mm)的紫外线照射氧分子，使氧分子分解而产生臭氧。由于紫外线灯管体积大、臭氧产量低、使用寿命短，所以这种发生器使用范围较窄，常见于消毒碗柜上使用。

3电解式发生器

该类臭氧发生器通常是通过电解纯净水而产生臭氧。这种发生器能制取高浓度的臭氧水，制造成本低，使用和维修简单。但由于有臭氧产量无法做大、电极使用寿命短、臭氧不容易收集等方面的缺点，其用途范围受到限制。目前这种发生器只是在一些特定的小型设备上或某些特定场所内使用，不具备取代高压放电式发生器的条件。

臭氧浓度与作用

臭氧为混合气体其浓度通常按质量比和体积比来表示。质量比是指单位体积内混合气体中含有多少质量的臭氧，常用单位mg/L或g/m3等表示。体积比是指单位体积内臭氧所占的体积含量或百分比含量，使用百分比表示如2%、5%、12%等。卫生行业常用ppm表示臭氧浓度，即每立方臭氧混合气体中臭氧占该体积的百万分之一为1ppm。臭氧浓度是衡量臭氧发生器技术含量和性能的重要指标。同等的工况条件下臭氧输出浓度越高其品质度就越高。影响臭氧浓度的主要因素有1、臭氧发生器的结构和加工精度;2、冷却方式和条件;3、驱动电压和驱动频率;4、介电体材料;5、原料气体中氧的含量及结净和干燥度。臭氧产量是指臭氧发生器单位时间内臭氧的产出量;臭氧浓度数值与进入臭氧发生器总气量数值的乘积即为臭氧产量;通常使用mg/h,g/h,kg/h这些单位表示。臭氧发生器标准中规定臭氧发生器规格型号使用臭氧产量表示和区分。小型臭氧发生器使用g/h为单位，大型臭氧发生器使用kg/h为单位区分规格的大小。

臭氧发生器选型

臭氧发生器选型非常重要应从以下几个方面进行选型：

1.确定臭氧发生器的型号即臭氧产量。采购臭氧发生器时首先要确定其使用用途，是用于空气灭菌除味还用于水处理。用于空气处理时可选择低浓度经济型的开放式臭氧发生器，它包括有气源开放式和无气源开放式两种最好选有气源机型。该类臭氧发生器结构简单价格低廉，但工作时温度和湿度影响臭氧发生量。上述开放式臭氧发生器属最简单的臭氧装置，对于要求高的场所空气处理也应选择高浓度臭氧发生器。空气处理时按20-50mg/m3标准投放，食品药品行业选高值。可根具空间大小换算即得出臭氧的总用量(即臭氧发生器产量)。用于水处理时必须选购高浓度臭氧发生器(臭氧浓度大于12mg/L)，低浓度臭氧处理水是无效的。高浓度臭氧发生器为标准配置含气源及气源处理装置和臭氧发生装置。小型的可设计成一体式机型产量在5-200g/h间，大中型臭氧发生器基本以机组形式存在。

2.鉴别臭氧发生器的品质。臭氧发生器品质的优劣可从制造材料、系统配置、冷却方式、工作频率、控制方式、臭氧浓度、气源和电能消耗指标等多方面鉴别。优质的臭氧发生器应是高介电材料制造、标准配置(含气源和净化装置)、双电极冷却、高频驱动、智能控制、高臭氧浓度输出、低电耗和低气源消耗。

3.性价比。优质的臭氧发生器从设计到配置及制造材料均按其标准进行，成本远高于低档发生器和低配置发生器。但优质臭氧发生器性能非常稳定，臭氧浓度和产量不受环境因素影响。而低配置臭氧发生器工作时受环境影响较大，温度和湿度的增加可使臭氧产量和浓度大幅度下降，影响处理效果。选购时应对其售价和性能进行综合比评。

4.防止误区。A.了解臭氧发生器是否含气源，含气源发生器和不含气源发生器造价相差很大。如果通过价格优势采购了无气源的臭氧发生器，你还需自配气源装置最终可能要多花钱。B.了解发生器的结构形式，是否可以连续运行，臭氧输出浓度等指标。例如需要一台臭氧发生器用于净水处理，若误选了开放式臭氧发生器那是无法使用的。D确认臭氧发生器额定标注产量，是使用空气源标注的还是使用氧气源时标注的产量。因为臭氧发生器使用氧气源时臭氧产量比使用空气源时大一倍，两者的造价相差近一倍。选购臭氧发生器时供求双方应全方位沟通避免走入误区，切勿以价格为主要参考依据衡量臭氧发生器。

5.备用机。对于连续工作不许停机的场所，选购臭氧发生器时应有备用机。按两用一备，一用一备的原则购置。备用机组主要在设备维护或修理过程中交替使用，避免停机维护影响正常生产。

臭氧发生器设计要点

1.使用高介电常数的材料制造电极，提高加工精度。

2.改善冷却条件，采用水冷或双极冷却。

3.降低气源露点，提高气源洁净度。

4.提高臭氧电源的驱动频率，降低电耗。

5.采用智能控制，并对运行工况再线监测。

臭氧发生器气源

臭氧发生器常用的气源大体可分为下列几种：

1)干燥空气气源--无油的压缩空气经过冷却、干燥、过滤处理后作为原料气使用;

2)富氧气源--无油压缩空气经过冷干处理送入PSA空分系统将氮气和氧气分离，并将氧气收集作为原料气(此原料气含有惰性气体和二氧化碳及少量氮气，并非纯氧气所以称为富氧源);

3)工业氧气源--通常使用瓶装工业氧气(大多适用于小型臭氧发生器);

4)液氧--液态氧经过汽化器汽化减压后送入臭氧发生器作为原料气(常用于大型臭氧发生器)。

施工、安装要点

1)臭氧发生器必须安装在制水车间和灌装车间之外(尤其严禁安装在狭小、潮湿的制水或灌装车间),保持发生器工作环境通风及空气干燥，该空间必须安装排风扇。

2)臭氧发生器安装位置应高于地面1.2m以上,有条件时可高于贮水罐1～2m。臭氧输送管路和单向阀必须高于贮水罐1～2m。

3)具体产品的施工安装要点需详见企业样本。

气液混合方式

从目前世界的臭氧技术产业来看，以水处理的杀菌净化为主要市场，而水净化臭氧装置包括臭氧源与气水混合装置两部分。臭氧发生器应提供足够浓度与产量的臭氧，混合装置以高效率使臭氧溶解在水中，即达到一定的臭氧溶解度。因此，一台好的臭氧发生器必须要有优良的气水混合装置，使臭氧能高效地和水混合，使水中的臭氧溶解度能满足完全杀菌。

几种常见的混合装置比较：

1)传统的曝气法---历史悠久的传统混合方法。(布气板法、鼓泡塔法同理)

运行方式---气水顺流、逆流或多级串联交迭逆顺流，连续运行或间断批量运行。优点：能耗较低。缺点：喷头堵塞时布气不均匀，混合差，需要大型空压机和昂贵的氧化反应塔。

2)著名的文丘里射流混合法---安全、高效的混合方法。

运行方式---气水强制混合。优点：投资少，混合好，接触时间短，经射流混合器后臭氧在水中的臭氧浓度可为曝气法的数倍。

3)气液强力混合腔---安全、节能、效率极高的混合方法，是在文丘里射流混合器基础上改进的升级产品。

运行方式---充分利用水的紊流产生较大的负压，将臭氧吸入，在混合腔内产生涡流、旋转并相互碰撞。经实际使用证明，一级臭氧吸收率达90%以上，在相同臭氧发生系统的情况下，水中的臭氧溶解度为文丘里射流混合器的2倍左右。气液强力混合腔外体采用304不锈钢制作，内腔采用316不锈钢和部分耐臭氧ABS材料制作，SSLW系列内腔采用不锈钢和耐臭氧PVDF材料制作，产品坚固耐用，无机械故障免维修，运行安装方便，为目前投资最少，混合效果最好的设备。

处理较大水量需定做。下表尺寸可能会有适当变动。

4)气液混合泵---安全、效率极高的混合方法

气液混合泵的吸入口可以利用负压作用吸入气体，高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌，由于泵内的加压混合，气体与液体充分溶解，溶解效率高。一台气液混合泵即可进行气液吸引、混合、溶解并直接将高度溶解液送至使用点。