CN1091641C - 空气臭氧混合器及臭氧雾发生装置 - Google Patents

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Abstract

一种空气臭氧混合器，包括：从主体(16)的一个端面向主体的另一端延伸的空气通路(17)。从空气通路(17)的下游端向主体另一端延伸的喉部(18)，从喉部(18)的下游端贯通到主体(16)的另一端的细长混合气通路(19)，从主体(16)的外侧面向混合气通路(19)的上游端附近延伸的臭氧通路(20)，从臭氧通路(20)的下游端连通到混合气通路(19)上游端附近的臭氧注入口(21)，混合气通路(19)相对于喉部(18)的通路断面面积比约为2左右，空气臭氧混合流的压力下降不大，向混合气通路(19)的外部排出混合流，可以保证对于雾化喷嘴的喷雾压力。

Description

空气臭氧混合器及臭氧雾发生装置
技术领域：
本发明涉及除臭用空气臭氧混合器及臭氧雾发生装置。
背景技术：
从家庭排出的生活废水和从企业排出的工业废水，经过下水道集中到废水处理设施中，进行各种处理、净化之后，流入江、河或海洋中。
一方面，为了抑制集中到废水处理设施中的污水的臭气扩散，采用了各种各样的除臭装置。
图1表示记录在实用新案公报第3002318号中公开的采用臭氧除臭装置的废水处理设施的一个例子，该废水处理设施装配有上部开口形处理槽结构体1，设置在该处理槽结构体1的上部的盖体2，沿上、下方向贯通该盖体2且在中间部分设有排气扇3的排气管4。
要使盖体2位于地表附近，则要将处理槽结构体1埋入地下，在处理槽结构体1的内部设置有预处理槽5，调整槽6，曝气槽7。
由外部而来的需处理的污水经过用于滤除较大垃圾的筛滤件8流入预处理槽5。
由于从下水处理设施外部而来的新的污水流入预处理槽5，使得在预处理槽5中处理过的污水越过预处理槽5和调整槽6之间的堰部流入调整槽6，同样，由于从预处理槽5而来的新的污水流入调整槽6，使得在调整槽6中处理过的污水越过调整槽6和曝气槽7之间的堰部流入曝气槽7。
然后，在预处理槽5、调整槽6、曝气槽7中经过各种处理，BOD值(生物化学的氧需要量)等低于各种法律、条令等所规定的基准值的净化过的污水，由泵(图中未示出)从曝气槽7中抽出，排放到江、河、湖、海中。
臭氧除臭装置包括：过滤空气去除混在空气中的粉尘等的过滤箱9；对由过滤箱过滤后的空气加压和减压、抽出氧气(O2)的氧发生器10；对从氧气发生器10送出的氧施加高电压、生成臭氧(O3)的臭氧发生器11；抽吸并送出空气的送风机12；以靠上游端的部分位于盖体2的上方，靠下游端的部分位于盖体2的下方的方式贯通所述盖体2的排出管13；和与排出管13靠下游端部分连接，且与盖体2和处理槽结构体1围成的空间14相连通的许多分支管15。
上述过滤箱9、氧气发生器10、臭氧发生器11、送风机12设置在处理槽结构体1的外部，臭氧发生器11的臭氧排出口和送风机12的空气排出口与排出口13靠上游端的部分相连接。
在图1所示的废水处理设施中，当氧气发生器10、臭氧发生器11、送风机12动作时，由臭氧发生器11产生的臭氧和从送风机12排出的空气的混合气流经过排出管13，分支管15流入由盖体12和处理槽结构体1围成的空间14中。
由于所述混合气流中含有臭氧，所以可使预处理槽5、调整槽6及曝气槽7中需处理的污水所散发出来的硫化氢(H2S)、氨(NH3)等臭气成分氧化，以达到减少臭气的目的。
但是，臭氧在大气中的半衰期约为13小时左右，而前面所述的从废水处理设施内部的污水散发出来的臭气成分被臭氧氧化的反应速度不是很快，另外，氨与臭氧反应所需的时间长，所以在有限的时间内反应不能充分的进行。
因此，对于图1所示的废水处理设施，从污水中散发出来的臭气成分不能被臭氧充分氧化，随着未反应的臭氧从排气管4排到外部，臭气也扩散到废水处理设施外部。
此外，对于采用将臭氧和水利用雾化喷嘴进行混合喷雾，产生比臭氧的活性还高的羟基(OH基)，利用羟基氧化臭气成分，以便除去臭气的方案，由于从臭氧发生器11那样的臭氧发生设备中排出的臭氧流的压力低于1kg/cm2，只靠从臭氧发生器装置中排出臭氧流不能使从雾化喷嘴喷出的水形成喷雾，因此，不能产生羟基。
鉴于上述情况，本发明的目的是确保对于使臭氧和水混合喷雾的雾化喷嘴的喷雾压力，以便高效去除臭气。
发明内容：
在本发明的空气臭氧混合器中，设有可流通超音速流的细长的混合气通路，可抑止由于在靠混合气通路下游侧部分超音速流产生的冲击波和超音速流的膨胀波引起的、靠混合气通路上游端附近部分的压力上升，同时，使臭氧注入口与混合气通路的上游端附近部分连通，不受混合气通路靠下游部分的气流流通状态的影响，使高压的压缩空气流混入低压的臭氧气流，空气和臭氧混合流的压力不会降低很多，然后将该混合流喷出到混合气通路外部。
在本发明的臭氧雾发生装置中，利用空气臭氧混合器使从臭氧发生器送出的低压臭氧流和从空气压缩机送出的高压压缩空气流混合，利用雾化喷嘴对从空气臭氧混合器送出的空气臭氧混合流和从供水装置送出的水流进行混合喷雾，从而由臭氧和微小水滴的水分子生成高活性的羟基。
附图说明：
图1是表示传统的采用臭氧除臭装置的一个实例的废水处理设施的示意图，图2是表示本发明空气臭氧混合器的一个实施例的剖面图，图3是表示本发明的臭氧雾发生装置的一个实施例的示意图，图4是表示图3中的雾化喷嘴的剖面图。
具体实施方式：
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。
图2表示本发明的空气臭氧混合器的一个实施例，在该空气臭氧混合器的主体16中贯通地设置有从主体16的一个端面向主体的另一个端面延伸、且在靠近下游端部分通路断面逐渐缩小的空气通路17；从该空气通路17的下游端向主体的另一端延伸、且具有与空气通路17下游端大体相等的通路断面的喉部18；全长比所述空气通路17和喉部18加在一起还长，从喉部18的下游端起贯通到主体16的另一端、且具有比喉部18略大的通路断面的混合气通路19；从主体16的外侧面向混合气通路19的上游端附近延伸、且在靠近主体中心的部分通路断面缩小的臭氧通路20；从该臭氧通路20的下游端连通到混合气通路19的上游端附近的臭氧注入口21，主体16可由金属材料机械加工制成或由精密金属铸造制成。
在利用图2所示的空气臭氧混合器使空气和臭氧混合的时侯，向空气通路17供应从空气压缩机排出的压力为3～5kg/cm2左右的压缩空气流，向臭氧通路20供应从臭氧发生器排出的压力小于1kg/cm2的臭氧流。
供应空气通路17的压缩空气流在从空气通路17流入喉部18时被压缩，经过喉部18流过混合气流通路19时膨胀，以超音速经混合气通路19流向下游侧。
供给臭氧通路20的臭氧流，随着因流经混合气通路19的压缩空气流的膨胀引起的压力下降，被从臭氧通路20经臭氧注入口21抽向混合气通路19上游端附近的部分，空气和臭氧的混合流经混合气通路19流向下游侧。
因此，在图2所示的空气臭氧混合器中，由于超音速流流过的混合气通路19的总长度，以及混合气通路19与一般拉瓦尔喷管相比做得更为细长，所以可以抑止由于在靠近混合气通路19下游侧部分的超音速流产生的冲击波和超音速流的膨胀波引起的、混合气通路19上游端附近部分的压力上升。
此外，由于臭氧注入口21与混合气通路19的上游端附近部分连通，所以不会受到混合气通路19靠近下游部分的气流流通状态的影响，将压力低于1kg/cm2臭氧流混入压力为3～5kg/cm2左右的压缩空气流中，空气和臭氧混合流的压力下降不会很大，可将该混合流从混合气通路19排出到空气臭氧混合器的外部，因此，可以保证对于将臭氧和水进行混合喷雾的雾化喷嘴的喷雾压力。
表1是通过计量和测量得出的混合气通路19的通路断面面积A3和喉部18的通路断面面积A0的面积比A3/A0，空气通路17上游端的压缩空气流的压力P1，臭氧通路20中的臭氧流压力P2，混合气通路19下游端的空气臭氧混合流的压力P3、混合气通路19下游端的空气臭氧混合流的马赫数M之间的关系。
                        表1
  面积比    压缩空气    臭氧流的    混合流    马赫数
  A3/A0   流的压力    压力        的压力    M
            P1         P2         P3
  4.4       4           0.75        1.5       3.0
  3.4       4           0.55        1.5       2.2
  2.0       4           0.45        1.5       2.2
一般而言，由于密封部分的性能等因素，从臭氧发生器连续排出臭氧时的排出压限制在0.5kg/cm2以下，同时，由于在雾化喷嘴对水进行喷雾时必须要有雾化排出压力在1.5kg/cm2左右的气流，所以混合气通路19相对于喉部18的通路断面面积比A3/A0最好设定为2左右。
图3和图4表示本发明的臭氧雾发生装置的一个实施例，图中，符号25表示空气臭氧混合器，其构成与图2所示相同。
该臭氧雾发生装置包括：对空气进行加压和减压、抽出氧气(O2)的氧气发生器22；利用由该氧气发生器22送出氧气生成臭氧(O3)并排出臭氧流的臭氧发生器23；对空气以下压缩并排出压缩空气的空气压缩机24；将从该空气压缩机24送出的压缩空气流和从臭氧发生器23送出的臭氧流混合并排出空气臭氧混合流的空气臭氧混合器25；抽取蓄留在蓄水槽(图中未示出)中的水并将其排出的给水泵26；许多用于将从空气臭氧混合器25送出的空气臭氧混合流和从给水泵26送出的水混合并进行喷雾的雾化喷嘴(双流体喷嘴)27。
上述氧气发生器22、臭氧发生器23、空气压缩机24、空气臭氧混合器25、给水泵26设置在废水处理槽8的外部，同时，雾化喷嘴27设置在废水处理槽28内部的上方。
如图4所示，雾化喷嘴27的组成为：设有气体通路29的气体流通部30；与气体流通部30成一体且在靠下游端的部分设有喷雾口32、在该气体流通部30靠近下游端部分的外周面的周围形成涡流室31的涡流室形成部33；与该涡流室形成部33成一体且设有与涡流室31连通的液体通路34的液体流通部35。
空气臭氧混合器25的臭氧通路20(参见图2)通过臭氧供给管36连接到臭氧发生器23的臭氧排出口上，空气臭氧混合器25的空气通路17(参见图2)通过空气供给管37连接到空气压缩机24的压缩空气排出口上。
此外，各个雾化喷嘴27的气体通路29(参见图4)通过空气臭氧供给管38连接到空气臭氧混合器25的混合气通路19(参见图2)上，各个雾化喷嘴27的液体通路34(参见图4)通过给水管39连接到给水泵26的排水口上。
此外，在臭氧发生器23中可以采用对氧气进行无声放电产生臭氧，对氧气进行表面放电产生臭氧，或者对氧气进行紫外线照射产生臭氧的任何一种方法。
下面对图3、图4中所示的臭氧雾发生装置的操作进行说明。
当对废水处理槽28中的污水进行净化处理，除去从废水处理槽28内部的污水散发出来的硫化氢(H2S)、氨气(NH3)等臭气时，起动氧气发生器22、臭氧发生器23、空气压缩机24和给水泵26。
臭氧发生器23利用由氧气发生器22抽出的氧气产生臭氧，排出压力在0.5kg/cm2左右的臭氧流，空气压缩机24对空气进行压缩并排出压力为4kg/cm2左右的压缩空气流，给水泵26抽取蓄水槽中的水并排出水流。
从空气压缩机24排出的压缩空气流经过空气供给管37流入空气臭氧混合器25的空气通路17(参见图2)，同时，从臭氧发生器23排出的臭氧流经过臭氧供给管36流入空气臭氧混合器25的臭氧通路20(参见图2)，如前面所述，从空气臭氧混合器25的混合气通路19(参见图2)排出压力为1.5kg/cm2左右的空气和臭氧的混合流。
该空气臭氧混合流经过臭氧供给管38流入雾化喷嘴27的气体通路29，同时，给水泵26排出的水流流入雾化喷嘴27的液体通路34，向从该液体通路34流入涡流室而被赋予了旋转力的水流喷射从气体通路29而来的空气臭氧混合流，利用雾化喷嘴27的喷雾口32向废水处理槽28内部喷射臭氧和微小水滴混合在一起的臭氧雾，使臭氧雾覆盖在蓄留于废水处理槽28中的污水液面上。
这时，因为在雾化喷嘴27的涡流室31内部臭氧与水相互接触，随着高活性的羟基(OH基)的生成，从雾化喷嘴27喷出且浮游在废水处理槽28内部的臭氧和微小水滴的水分子反应，不断地继续生成羟基，利用由此而得的羟基和含在臭氧雾中的臭氧使在废水处理槽28中需要处理的污水所散发出来的硫化氢、氨气等被氧化，同时，氨气等物质溶入臭氧雾中所含的微小水粒中，滴入废水处理槽28，从而进行对废水处理槽28的除臭。
由于上述羟基的活性很高，所以利用羟基对臭气成分进行氧化的速度比利用臭氧对臭气成分进行氧化的速度快，另外，由于臭氧成为生成羟基的原料，因此排放到废水处理槽28的外部的空气中不含有臭气成分和未反应的臭氧，臭气不会向废水处理槽28的外部扩散。
此外，本发明的空气臭氧混合器和臭氧雾发生装置并不限于上述实施例，也可以采用不用氧气发生器而通过电解水产生臭氧的臭氧发生器，或者可以采用不用给水泵的水道管通过截止阀连接到送水管上，另外，不言而喻，可在不超过本发明主旨的范围内进行各种改变。
排出的高压压缩空气流和低压臭氧流的混合流的压力不会降低很多，从而可保证对于将臭氧和水进行混合的雾化喷嘴的喷雾压力，由雾化喷嘴进行混合喷雾的臭氧和微小水滴的水分子生成高活性的羟基，从而可达到除臭的目的。

Claims (3)

1.一种空气臭氧混合器，其特征在于，设置有从主体的一个端面向主体的另一个端面延伸且在靠近下游端部分通路端面逐渐缩小的空气通路，从该空气通路的下游端向主体的另一端延伸且具有与空气通路下游端大体相等的通路断面的喉部，全长比所述空气通路和喉部加在一起还长、从喉部的下游端起贯通到主体的另一端且具有比喉部略大的通路断面的混合气通路，从主体的外侧面向混合气通路的上游端附近延伸的臭氧通路，从该臭氧通路的下游端连通到混合气通路的上游端附近的臭氧注入口，所述空气通路、喉部和混合气通路同轴。
2.如权利要求1所述的空气臭氧混合器，其中，混合气通路与喉部的通路断面面积比为2。
3.一种臭氧雾发生装置，配有一空气臭氧混合器，所述空气臭氧混合器设置有从主体的一个端面向主体的另一个端面延伸且在靠近下游端部分通路端面逐渐缩小的空气通路，从该空气通路的下游端向主体的另一端延伸且具有与空气通路下游端大体相等的通路断面的喉部，全长比所述空气通路和喉部加在一起还长、从喉部的下游端起贯通到主体的另一端且具有比喉部略大的通路断面的混合气通路，从主体的外侧面向混合气通路的上游端附近延伸的臭氧通路，从该臭氧通路的下游端连通到混合气通路的上游端附近的臭氧注入口，所述空气通路、喉部和混合气通路同轴，其特征在于，排出压缩空气流的空气压缩机与空气臭氧混合器的空气通路相连接，排出臭氧流的臭氧发生器与空气臭氧混合器的臭氧通路相连接，空气臭氧混合器的混合气通路和供水装置与对气体和水进行混合并喷雾的雾化喷嘴相连接。
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