CN101224931A - 臭氧协同紫外光催化净化蒸发冷却空调循环冷却水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种臭氧协同紫外光催化净化蒸发冷却空调循环冷却水的方法，采用气液混合泵将集水沉淀槽里的上清液和臭氧发生器产生的臭氧同时吸入，使臭氧溶解到水中，将臭氧水送到气液分离罐内，再将分离出的臭氧气体送入活性炭吸附柱吸附后排入大气，剩余的臭氧水送入紫外光催化反应器进行消毒处理，处理后的水由空调布水器喷淋到蒸发冷却器上，经热、湿交换后落入集水沉淀槽中，集水沉淀槽内，沉淀的生物黏泥、水垢物通过集水沉淀槽的泥斗排出，上清液又被气液混合泵吸入循环使用。该方法将臭氧氧化和光催化技术相结合，不仅减小了臭氧发生器的体积与能耗、提高了臭氧的利用率，还大幅减少臭氧投加量，而且水质净化效果好。

Description

臭氧协同紫外光催化净化蒸发冷却空调循环冷却水的方法

技术领域

本发明属于空调制冷技术领域，具体涉及一种结合臭氧和紫外光催化技术来处理蒸发冷却空调循环冷却水的净化方法。

背景技术

蒸发冷却空调以水作为制冷剂进行热、湿交换，具有改善室内空气质量、节能环保等特点，近年来受到国内外广泛关注。但其制冷降温的介质——循环冷却水系统的结垢、腐蚀和菌藻滋生以及所用化学水处理法带来的巨大经济压力和环境问题，严重影响它的推广应用。高效、经济地控制水质、减少补水量和排污水量已成为蒸发冷却空调循环冷却水处理技术的一个重要研究方向。

臭氧水处理法具有杀菌、灭藻、缓蚀和阻垢的功效，并能使循环冷却水系统在高浓缩倍数，甚至在零排放条件下运行而无二次污染，已在欧洲各国和美国等发达国家的循环冷却水处理工程中大量应用。但是，由于臭氧氧化反应具有一定的选择性，需要较高的投加剂量和较长的接触时间才能将有机物彻底降解为二氧化碳和水，完全杀灭病原菌；另外，将臭氧应用于循环冷却水处理还存在着臭氧利用率偏低、处理费用较高的问题。

光催化技术作为一种最具潜力的高级氧化技术，其反应过程产生的羟基自由基可迅速将有机物彻底降解为二氧化碳和水。但是，由于光生电子和光生空穴的复合率较高，单独使用仍不能满足水质净化的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种臭氧协同紫外光催化净化蒸发冷却空调循环冷却水的方法，该方法将臭氧氧化和光催化技术有机结合，解决了单独使用光催化技术的弊端，还可大幅减少臭氧投加量、降低能耗、提高了臭氧的利用率。

本发明所采用的技术方案是，臭氧协同紫外光催化净化蒸发冷却空调循环冷却水的方法，蒸发冷却器的上方、下方分别设置空调布水器和集水沉淀槽，该方法的具体步骤为，

采用一臭氧发生器产生臭氧；采用一气液混合泵将集水沉淀槽里的上清液和臭氧发生器产生的臭氧同时吸入，通过气液混合泵的加压、混合，使臭氧充分溶解到水中，然后将臭氧水送到一气液分离罐内，气液分离罐将臭氧水中未溶解的臭氧气体分离出来，并送入活性炭吸附柱进行吸附后排入大气，气液分离罐将剩余的臭氧水送入紫外光催化反应器中，在紫外光催化反应器内去除水中胶体、悬浮物，杀灭各种病原菌后，将处理后的水送入空调布水器，空调布水器将处理后的水喷淋到蒸发冷却器上，经与引入空气进行热、湿交换后落入集水沉淀槽中，在集水沉淀槽内，沉淀的生物黏泥、水垢物通过集水沉淀槽的泥斗排出，上清液又被气液混合泵吸入循环使用。

本发明的特点还在于，

上述的紫外光催化反应器由外腔体和外腔体内设置的筒体组成，筒体内放置有石英套管，石英套管内设置紫外灯管，筒体上涂覆有氧化锌-二氧化钛复合半导体材料。

本发明方法的有益效果在于：

1)采用气液混合泵替代循环水泵和文氏混合器或气体扩散板，使气液混合泵边吸水边吸气、在泵内加压混合的方式投加臭氧，噪声低、耗电少，臭氧溶解效率比文氏混合器高3倍，达到90％以上；

2)可以实现在线控制臭氧投加量，充分利用紫外线光催化反应产生的羟基自由基，进一步减小了臭氧发生器的体积与能耗，提高了臭氧的利用率；

3)使用气液分离罐将未溶于水的臭氧气体分离排出，可有效控制引风机出口臭氧浓度在工业卫生标准限值以下，提高了空调系统的安全程度；

4)在线控制臭氧投加量，充分利用紫外线光催化反应产生的羟基自由基，可高效、彻底的杀灭病原菌、分解有机物为二氧化碳和水等，大幅提高循环水浓缩倍数，减少补水量、排污量，最大限度提高杀菌、缓蚀和阻垢效果。

附图说明

图1是本发明方法的工艺流程示意图；

图2是本发明方法中采用的紫外光催化反应器的结构示意图。

图中，1.臭氧发生器，2.气液混合泵，3.气液分离罐，4.活性炭吸附柱，5.紫外光催化反应器，6.空调布水器，7.集水沉淀槽，8.外腔体，9.筒体，10.紫外灯管，11.石英套管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明方法的工艺流程如图1所示，蒸发冷却器的上方、下方分别设置空调布水器6和集水沉淀槽7，采用臭氧发生器1产生臭氧，采用气液混合泵2将臭氧发生器1产生的臭氧与集水沉淀槽7的上清液同时吸入，通过泵内加压、混合，使臭氧充分、快速的溶解到水中，然后送到气液分离罐3内，杀灭水中的病原菌，分离出未溶解的臭氧，将该未溶解的臭氧气体送入活性炭吸附柱4吸附后排入大气；气液分离罐3内产生的臭氧水送到紫外光催化反应器5中，紫外光催化反应器5产生大量羟基自由基，可迅速有效去除水中胶体、悬浮物，杀灭各种病原菌并将包括死亡微生物残体在内的有机物彻底分解为二氧化碳和水，通过紫外光催化反应器5处理的出水经空调布水器6喷淋到直接蒸发冷却器的填料或间接蒸发冷却器的二次空气流道上，水中剩余的少量臭氧进一步去除填料及空气流道表面生物黏泥中的有机物和病原菌，并在其表面生成钝化保护层，减缓系统腐蚀，阻止污垢附着。与引入空气进行充分的热、湿交换后的喷淋水返回集水沉淀槽7，沉淀的生物黏泥、水垢等通过集水沉淀槽7的泥斗排出，上清液又被气液混合泵2吸入循环使用。

图2是本发明提供的一种紫外光催化反应器的结构，由外腔体8和外腔体8内设置的筒体9组成，筒体9内放置石英套管11，石英套管11内设置紫外灯管10，筒体9上涂覆氧化锌-二氧化钛复合半导体材料。氧化锌-二氧化钛复合半导体材料在紫外线照射下产生大量的羟基自由基，臭氧经紫外线照射也产生羟基自由基，羟基自由基可迅速有效的杀灭病原菌、将有机物彻底分解为二氧化碳和水等。

气液分离罐3、活性炭吸附柱4和紫外光催化反应器5的外壳一般采用不锈钢制成，也可采用其他耐腐蚀耐压力的材料制作。

热、湿交换反应后，循环冷却水中的臭氧被消耗，再次通过气液混合泵循环不断的补充臭氧，可以最小的臭氧消耗量，使循环冷却水的杀菌、阻垢、缓蚀效果最大限度提高。

另外，在线控制气液混合泵投加臭氧，在提高臭氧的利用率的同时，可有效控制引风机出口臭氧浓度在工业卫生标准最高限值以下，提高空调系统的安全程度，减少补水量和排污量，实现节水、杀菌、缓蚀、阻垢功效。

由于光生电子和光生空穴复合率较高，所产生的羟基自由基寿命短(毫秒级以下)，单独使用光催化技术短时间内不能对难降解有机物和不断滋生的病原菌完全去除，更无法有效解决空调系统内壁附着生物黏泥造成的结垢及垢下金属腐蚀问题。

本发明的方法充分利用了臭氧与光催化法各自的优势与协同作用，溶解在水中的臭氧，更加有效地被紫外光和催化剂迅速转化为氧化性极强的羟基自由基，加快了水中的传质过程，缩短了光催化去除有机污染物、病原菌的时间；同时，水中剩余的少量臭氧能够在空调系统内保持一定的持续性，进一步去除系统内壁生物黏泥中的有机物和病原菌，防止细菌再生，并在系统内壁生成钝化保护层，减缓系统腐蚀，阻止污垢附着。该方法能较大地提高处理效率，比单纯采用光催化或臭氧光催化更为经济，更具有经济竞争力。

Claims (2)

1.臭氧协同紫外光催化净化蒸发冷却空调循环冷却水的方法，蒸发冷却器的上方、下方分别设置空调布水器(6)和集水沉淀槽(7)，其特征在于，该方法的具体步骤为，

采用一臭氧发生器(1)产生臭氧；采用一气液混合泵(2)将集水沉淀槽(7)里的上清液和臭氧发生器(1)产生的臭氧同时吸入，通过气液混合泵(2)的加压、混合，使臭氧充分溶解到水中，然后将臭氧水送到一气液分离罐(3)内，气液分离罐(3)将臭氧水中未溶解的臭氧气体分离出来，并送入活性炭吸附柱(4)进行吸附后排入大气，气液分离罐(3)将剩余的臭氧水送入紫外光催化反应器(5)中，在紫外光催化反应器(5)内去除水中胶体、悬浮物，杀灭各种病原菌后，将处理后的水送入空调布水器(6)，空调布水器(6)将处理后的水喷淋到蒸发冷却器上，经与引入空气进行热、湿交换后落入集水沉淀槽(7)中，在集水沉淀槽(7)内，沉淀的生物黏泥、水垢物通过集水沉淀槽(7)的泥斗排出，上清液又被气液混合泵(2)吸入循环使用。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的紫外光催化反应器(5)由外腔体(8)和外腔体(8)内设置的筒体(9)组成，筒体(9)内放置有石英套管(11)，石英套管(11)内设置紫外灯管(10)，所述筒体(9)上涂覆有氧化锌-二氧化钛复合半导体材料。

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