CN110237729A - 臭氧和水的饱和溶解方法以及臭氧和水的饱和溶解装置 - Google Patents

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Abstract

一种臭氧和水的饱和溶解方法，对臭氧以及清水输出量进行控制，对定量输出后的臭氧以及清水通过气液多相流泵进行溶解性混合并输出。一种臭氧和水的饱和溶解装置，包括气液多相流泵以及流体高压释放装置，由清水源以及臭氧源分别提供清水以及臭氧气体，液、气经过射流器进行混合后形成气液混合流体，气液混合流体通过管路输送至气液多相流泵后进行混合加压形成臭氧水，之后再经过流体高压释放装置进行高压喷射，这样能够形成高浓度臭氧水。本发明利用射流器进行气液初混合、再利用气液多相流泵进行加压、混合后，再通过流体高压释放装置调节喷射压力，能够最大程度地增加液体内臭氧气体的溶解量，从而实现提高提高臭氧水中的臭氧浓度的目的。

Description

臭氧和水的饱和溶解方法以及臭氧和水的饱和溶解装置
技术领域
本发明实施例涉及臭氧水制备装置技术领域，具体涉及一种臭氧和水的饱和溶解方法以及一种臭氧和水的饱和溶解装置。
背景技术
臭氧是氧分子的同素异形体，它是一种具有特殊臭味的蓝色气体，在自然界中，臭氧主要分布在平流层以及雷电电击之处，人工臭氧则是以氧气为原料通过高压电能产生的。
臭氧具有很强的氧化性，是一种广谱杀菌剂，臭氧被氧化后的二次产物是氧气，其没有二次污染，所以是非常环保的氧化物。臭氧的稳定性较差，在常温下易分解，臭氧在水中的溶解度比氧气高13倍，比空气高25倍，将臭氧溶解在水中制成臭氧水，其具有无毒性，使用方便等优点。
请参考图1，图1为现有技术中一种典型的用于制备臭氧水的装置的结构示意简图。
在现有技术中，臭氧水的制备方法如下：首先准备纯氧源1'提供纯氧作为臭氧的准备原料，同时准备清水源2'提供蒸馏水作为臭氧溶解液；然后设置臭氧发生器3'将纯氧还原成臭氧，将臭氧通过管路释放到用于盛装臭氧溶解液的反应容器4'中，在臭氧释放过程中，溶解到臭氧溶解液中。
上述的臭氧水制备方法所存在的问题为：1、臭氧的溶解效率较低，影响臭氧水的制备速度；2、臭氧的溶解率较低，臭氧水中臭氧浓度较低。
综上所述，如何提高臭氧水中的臭氧浓度成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为此，本发明实施例提供了一种臭氧和水的饱和溶解装置，该臭氧和水的饱和溶解装置能够提供饱和臭氧水。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明提供了一种臭氧和水的饱和溶解方法，具体地，该方法的实现步骤如下：对臭氧源的臭氧输出量进行控制，对清水源的清水输出量进行控制，控制臭氧输出量与清水输出量的气液比保持在1：8至1：8.3之间；对定量输出后的臭氧气体以及清水液体通过气液多相流泵进行溶解性混合并输出。
优选地，在气液多相流泵的进口前通过设置射流器对臭氧气体以及清水液体进行初步混合。
优选地，定量输出后的臭氧气体以及清水液体在气液多相流泵内进行溶解性混合，其混合压力在0.5-0.8MPa之间。
优选地，进行混合后的混合液体通过气液多相流泵进行输出，其输出压力在0.5-0.8MPa之间。
优选地，定量输出后的臭氧气体以及清水液体在气液多相流泵内进行溶解性混合，然后通过臭氧水释放头进行定压输出。
本发明基于上述的臭氧和水的饱和溶解方法，又提供了一种臭氧和水的饱和溶解装置。
在本发明中，该臭氧和水的饱和溶解装置包括：
用于生成臭氧气体并可对臭氧气体进行定量输出的臭氧发生器，与所述臭氧发生器连接有用于输送臭氧气体的臭氧输送管；
用于提供清水液体并可对清水液体进行定量输出的清水补水罐，与所述清水补水罐连接有用于输送清水液体的清水输送管；
用于对臭氧气体以及清水液体进行定量混合的气液多相流泵，所述气液多相流泵具有用于臭氧气体以及清水液体溶解性混合的泵室，在所述气液多相流泵上开设有饱和臭氧溶液输出口。
优选地，本发明还包括有预混合器，所述预混合器为射流器；所述预混合器包括有气体接口、液体接口以及混合液出口；在单位时间内，通过所述液体接口的液体流量与通过所述气体接口的气体流量比值在8.0:1至8.3:1之间；所述气体接口与所述臭氧输送管连接，所述液体接口与所述清水输送管连接，所述混合液出口与所述气液多相流泵的入口连接。
优选地，于所述饱和臭氧溶液输出口连接有用于监测其出口压力的压力监测装置。
优选地，于所述饱和臭氧溶液输出口连接有用于对饱和臭氧水进行定压输出的臭氧水释放头。
优选地，所述臭氧水释放头包括有调节管，所述调节管的一端开设有释放口，所述调节管的另一端设置有电动调节器，于所述调节管中部开设有对接口，于所述调节管内固定设置有环状结构的定片，所述定片于所述调节管内并位于所述释放口与所述对接口之间，于所述调节管内设置有动片，所述动片对应所述对接口活动设置于所述调节管内、用于对所述对接口的开度进行调节，所述动片与所述电动调节器动力连接、并通过所述电动调节器于所述调节管活动；还包括有控制器，所述控制器与所述压力监测装置信号连接，所述控制器与所述电动调节器控制连接。
本发明实施例具有如下优点：
本发明提供了一种臭氧和水的饱和溶解方法，在该方法中，对臭氧源的臭氧输出量进行控制，对清水源的清水输出量进行控制，控制臭氧输出量与清水输出量的气液比保持在1：8至1：8.3之间；对定量输出后的臭氧气体以及清水液体通过气液多相流泵进行溶解性混合并输出。基于上述臭氧和水的饱和溶解方法，本发明还提供了一种臭氧和水的饱和溶解装置，该臭氧和水的饱和溶解装置包括有气液多相流泵以及流体高压释放装置，由清水源以及臭氧源分别提供清水以及臭氧气体，液、气经过射流器进行混合后形成气液混合流体，气液混合流体通过管路输送至气液多相流泵后进行混合加压形成臭氧水，之后再经过流体高压释放装置进行高压喷射，这样能够形成高浓度臭氧水。
通过上述结构设计，相比于传统的臭氧水制备方法而言，本发明利用射流器进行气液初混合、再利用气液多相流泵进行加压、混合后，再通过流体高压释放装置调节喷射压力，能够最大程度地增加液体内臭氧气体的溶解量，从而实现提高提高臭氧水中的臭氧浓度的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为现有技术中一种典型的用于制备臭氧水的装置的结构示意简图；
在图1中，部件名称与附图标记的对应关系为：
纯氧源1'、清水源2'、臭氧发生器3'、反应容器4'。
图2为本发明实施例中臭氧和水的饱和溶解装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中臭氧水释放头的结构示意图；
在图2和图3中，部件名称与附图标记的对应关系为：
臭氧发生器1、臭氧输送管2、清水补水罐3、清水输送管4、
气液多相流泵5、预混合器6、调节管7、电动调节器8、定片9、动片10。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图2和图3，其中，图2为本发明实施例中臭氧和水的饱和溶解装置的结构示意图；图3为本发明实施例中臭氧水释放头的结构示意图。
本发明提供了一种臭氧和水的饱和溶解方法，该方法的具体实现方式如下：
首先准备好臭氧源以及清水源，臭氧源用于提供臭氧气体，其可以直接采用臭氧储气罐，也可以为臭氧发生器1。清水源用于提供清水液体，其可以为能够对水体进行过滤的过滤装置，这样能够直接利用作业现场水源对其进行净化后提供清洁的清水液体，清水源也可以为清水蓄水池，通过送水系统向清水源补充清水，然后再由清水源在臭氧水制备过程中提供清水液体。
然后对臭氧源的臭氧输出量进行控制，对清水源的清水输出量进行控制，并限定：控制臭氧输出量与清水输出量的气液比保持在1：8至1：8.3之间。本发明对臭氧气体的定量以及清水的定量可以通过如下方式实现：测定臭氧源在额定功率下的臭氧发生量，在用于输送臭氧气体的管路上设置可调阀门，通过可调阀门控制臭氧气体的输送量；测定清水源在额定功率下的清水输送量，在用于输送清水液体的管路上设置可调阀门，通过可调阀门控制清水液体的输送量。
最后对定量输出后的臭氧气体以及清水液体通过气液多相流泵5进行溶解性混合并输出。
为了提高臭氧气体与清水液体的混合率，保证本发明能够提供饱和的臭氧水，本发明在气液多相流泵5的进口前通过设置射流器对臭氧气体以及清水液体进行初步混合。设置有射流器，不仅能够使得臭氧气体与清水液体预先混合，更能够提高气液混合率(设置有射流器后，本发明相当于对臭氧气体以及清水液体进行了两次气液混合，第一次在射流器内，第二次在气液多相流泵5内)。
具体地，定量输出后的臭氧气体以及清水液体在气液多相流泵5内进行溶解性混合，其混合压力在0.5-0.8MPa之间。
具体地，进行混合后的混合液体通过气液多相流泵5进行输出，其输出压力在0.5-0.8MPa之间。
为了能够对从气液多相流泵5中输出的饱和臭氧水进行输出压力进行控制，本发明在定量输出后的臭氧气体以及清水液体在气液多相流泵5内进行溶解性混合后，通过臭氧水释放头进行定压输出。臭氧水释放头是一种电动可调的流体释放装置。
基于上述的臭氧和水的饱和溶解方法，本发明还提供了一套臭氧和水的饱和溶解装置，在本发明中，该臭氧和水的饱和溶解装置包括：1、用于生成臭氧气体并可对臭氧气体进行定量输出的臭氧发生器1，与臭氧发生器1连接有用于输送臭氧气体的臭氧输送管2；2、用于提供清水液体并可对清水液体进行定量输出的清水补水罐3，与清水补水罐3连接有用于输送清水液体的清水输送管4；3、用于对臭氧气体以及清水液体进行定量混合的气液多相流泵5，气液多相流泵5具有用于臭氧气体以及清水液体溶解性混合的泵室，在气液多相流泵5上开设有饱和臭氧溶液输出口。
对应地，本发明还设置了预混合器6，预混合器6为射流器；预混合器6包括有气体接口、液体接口以及混合液出口；在单位时间内，通过液体接口的液体流量与通过气体接口的气体流量比值在8.0:1至8.3:1之间；气体接口与臭氧输送管2连接，液体接口与清水输送管4连接，混合液出口与气液多相流泵5的入口连接。
通过预混合器6，即射流器能够提高达到提高气液混合率的目的，结合气液多相流泵5，本发明能够安全、可靠地提供饱和臭氧水。
为了实现本发明的智能控制，本发明提出了如下结构改进：于饱和臭氧溶液输出口连接有用于监测其出口压力的压力监测装置；于饱和臭氧溶液输出口连接有用于对饱和臭氧水进行定压输出的臭氧水释放头；臭氧水释放头包括有调节管7，调节管7的一端开设有释放口，调节管7的另一端设置有电动调节器8，于调节管7中部开设有对接口，于调节管7内固定设置有环状结构的定片9，定片9于调节管7内并位于释放口与对接口之间，于调节管7内设置有动片10，动片10对应对接口活动设置于调节管7内、用于对对接口的开度进行调节，动片10与电动调节器8动力连接、并通过电动调节器8于调节管7活动；还包括有控制器，控制器与压力监测装置信号连接，控制器与电动调节器8控制连接。
需要说明的是：本发明在调节管7内设置的定片9是一种具有微孔结构的部件，其能够达到现有技术中溶气释放头需要设置1-5微米溶液释放间隙目的。
本发明提供了一种臭氧和水的饱和溶解方法，在该方法中，本发明首先对臭氧气体以及清水液体进行定量输出，然后利用气液多相流泵5进行混合使得臭氧气体与清水液体得到溶解性混合，最后以饱和臭氧水的形式进行输出。基于该臭氧和水的饱和溶解方法，本发明构建了一套臭氧和水的饱和溶解系统，该系统包括有臭氧发生器1、清水补水罐3以及气液多相流泵5，本发明提供的系统采用上述的臭氧和水的饱和溶解方法能够高效获取饱和臭氧水。本发明的核心设计构思如下：臭氧气体与清水液体(去离子水)使用的气液多相流泵5进行混合，气液多相流泵5进行结构设计，能够使其气液比保持在1：8至1：8.3之间，通过提高气液多相流泵5的进气量，满足饱和臭氧水制备时的工艺要求。相比于传统的臭氧水制备方法而言，本发明首先利用射流器进行气液初混合，然后再利用气液多相流泵5进行加压、混合后，再通过流体高压释放装置调节喷射压力，能够最大程度地增加液体内臭氧气体的溶解量，从而实现提高提高臭氧水中的臭氧浓度的目的。
在本发明中所使用的臭氧水释放头为一个可调式气液释放装置，这样本发明能够通过PLC控制程序根据设定程序精确控制臭氧水释放头，从而达到高压释放的效果。相比现行的溶气释放头，本发明所采用的臭氧水释放头具有现场调节方便(程序调节，传统是人工机械调节)、调节精度高、容易清洗(程序自动清洗1-5秒完成，传统需人工拆卸清洗1-2小时)等优点。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种臭氧和水的饱和溶解方法，其特征在于，
对臭氧源的臭氧输出量进行控制，对清水源的清水输出量进行控制，控制臭氧输出量与清水输出量的气液比保持在1：8至1：8.3之间；
对定量输出后的臭氧气体以及清水液体通过气液多相流泵进行溶解性混合并输出。
2.根据权利要求1所述的臭氧和水的饱和溶解方法，其特征在于，
在气液多相流泵的进口前通过设置射流器对臭氧气体以及清水液体进行初步混合。
3.根据权利要求2所述的臭氧和水的饱和溶解方法，其特征在于，
定量输出后的臭氧气体以及清水液体在气液多相流泵内进行溶解性混合，其混合压力在0.5-0.8MPa之间。
4.根据权利要求3所述的臭氧和水的饱和溶解方法，其特征在于，
进行混合后的混合液体通过气液多相流泵进行输出，其输出压力在0.5-0.8MPa之间。
5.根据权利要求1至4任一项所述的臭氧和水的饱和溶解方法，其特征在于，
定量输出后的臭氧气体以及清水液体在气液多相流泵内进行溶解性混合，然后通过臭氧水释放头进行定压输出。
6.一种臭氧和水的饱和溶解装置，其特征在于，包括：
用于生成臭氧气体并可对臭氧气体进行定量输出的臭氧发生器(1)，与所述臭氧发生器连接有用于输送臭氧气体的臭氧输送管(2)；
用于提供清水液体并可对清水液体进行定量输出的清水补水罐(3)，与所述清水补水罐连接有用于输送清水液体的清水输送管(4)；
用于对臭氧气体以及清水液体进行定量混合的气液多相流泵(5)，所述气液多相流泵具有用于臭氧气体以及清水液体溶解性混合的泵室，在所述气液多相流泵上开设有饱和臭氧溶液输出口。
7.根据权利要求6所述的臭氧和水的饱和溶解装置，其特征在于，
还包括有预混合器(6)，所述预混合器为射流器；
所述预混合器包括有气体接口、液体接口以及混合液出口；
在单位时间内，通过所述液体接口的液体流量与通过所述气体接口的气体流量比值在8.0:1至8.3:1之间；
所述气体接口与所述臭氧输送管连接，所述液体接口与所述清水输送管连接，所述混合液出口与所述气液多相流泵的入口连接。
8.根据权利要求6或7所述的臭氧和水的饱和溶解装置，其特征在于，
于所述饱和臭氧溶液输出口连接有用于监测其出口压力的压力监测装置。
9.根据权利要求8所述的臭氧和水的饱和溶解装置，其特征在于，
于所述饱和臭氧溶液输出口连接有用于对饱和臭氧水进行定压输出的臭氧水释放头。
10.根据权利要求9所述的臭氧和水的饱和溶解装置，其特征在于，
所述臭氧水释放头包括有调节管(7)，所述调节管的一端开设有释放口，所述调节管的另一端设置有电动调节器(8)，于所述调节管中部开设有对接口，于所述调节管内固定设置有环状结构的定片(9)，所述定片于所述调节管内并位于所述释放口与所述对接口之间，于所述调节管内设置有动片(10)，所述动片对应所述对接口活动设置于所述调节管内、用于对所述对接口的开度进行调节，所述动片与所述电动调节器动力连接、并通过所述电动调节器于所述调节管活动；
还包括有控制器，所述控制器与所述压力监测装置信号连接，所述控制器与所述电动调节器控制连接。
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