CN206549464U - 一种臭氧水制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种臭氧水制备系统，包括混合反应罐和恒压供水系统，所述恒压供水系统包括增压泵、压力传感器及变频器，所述增压泵的输入端与水箱连接，所述增压泵的输出端通过进水管道与所述混合反应罐的进液口连接，所述混合反应罐设置有所述压力传感器，所述变频器分别连接所述增压泵及所述压力传感器。该臭氧水制备系统通过恒压供水系统的压力传感器实时感应混合反应罐的压力，并通过变频器调整增压泵的输出功率，以保证混合反应罐内的压力始终保持在设定的较大的压力值，提高混合反应罐内的臭氧的溶解度，从而实现制备高浓度臭氧水的目的；同时由于提高了臭氧的溶解度，即相当于提高了臭氧的利用率，从而可以降低能耗。

Description

一种臭氧水制备系统

技术领域

本实用新型涉及臭氧水制备技术领域，尤其涉及一种臭氧水制备系统。

背景技术

臭氧是世界公认的广谱高效杀菌消毒剂，是常用水处理氧化剂中氧化能力最强的一种。臭氧通过氧原子的氧化作用破坏微生物膜的结构，以实现快速灭杀致病的细菌、病毒及微生物的作用，而且杀菌后多余的臭氧可以很快分解成氧气，不存在任何残留物，避免了其他消毒方法产生的二次污染问题。因此，臭氧成为使用广泛且安全可靠的消毒剂，在水处理、空气净化、化工、石油、造纸、纺织和制药、医疗、食品工业得到普遍的应用。

现有的臭氧水制备系统主要由以下几部分组成：1)制氧机，利用变压吸附的方法以空气为原料制取氧气，制备氧气的纯度一般为85％左右，也称富氧气体；2)臭氧发生器，利用交变高压电场产生电晕放电，使氧气分子电离生成臭氧；3)臭氧混合装置，用于将臭氧和水充分、高效地混合而产生臭氧水；4)混合反应罐，为充分混合的臭氧水提供一定的消毒时间，保证充分杀灭水中微生物。

在实际使用中，如何保证臭氧发生器产生的气态臭氧有效地被水吸收是臭氧杀菌工艺一个关键问题。目前，常用的臭氧混合装置主要有鼓气塔、填料塔、涡轮混合泵及射流器等，通过将气态的臭氧溶解到水中形成臭氧水，但实际制备过程中，臭氧在水中的溶解效率较低，很难得到高浓度的臭氧水。

使用鼓气塔及填料塔制备臭氧水时，一般需要庞大的气液溶解池或高大的氧化接触塔，设备体积大，占地多，而且若气液分布不均匀，混合反应效果也不尽人意。使用涡轮混合泵及射流器制备臭氧水时，臭氧和液体的混合较为充分，但混合后的气液混合物进入混合反应罐后，始终处在常压条件下，臭氧在水中的溶解度不高。因此，现有的臭氧水制备系统在高浓度臭氧水生产、臭氧设备小型化以及降低运行成本方面，还存在很大的改进空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种臭氧水制备系统，该系统可以制备高浓度的臭氧水，且占用空间较小，可以有效降低运行成本。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种臭氧水制备系统，包括混合反应罐和恒压供水系统，所述恒压供水系统包括增压泵、压力传感器及变频器，所述增压泵的输入端与水箱连接，所述增压泵的输出端通过进水管道与所述混合反应罐的进液口连接，所述混合反应罐设置有所述压力传感器，所述变频器分别连接所述增压泵及所述压力传感器。

其中，所述恒压供水系统控制所述混合反应罐内的压力稳定在2-2.5Bar。

其中，所述臭氧水制备系统还包括循环管道，所述循环管道的两端分别与所述混合反应罐的出液口以及所述进水管道靠近所述进液口的一端连通，且所述循环管道在沿所述出液口至所述进液口的方向依次设置有循环泵以及射流器，所述射流器连接有臭氧发生器。

其中，所述进水管道与所述循环管道的连通点及所述进液口之间的所述进水管道上设置有静态混合器，所述静态混合器用于将所述进水管道内的水与经过所述射流器的臭氧水混合。

其中，所述混合反应罐的出液口连接的送水管道上设置有臭氧浓度测试仪，所述臭氧浓度测试仪连接有控制器，所述控制器与所述臭氧发生器连接。

其中，所述循环管道与所述进水管道的连通点以及所述射流器之间的所述循环管道上设置有单向阀。

其中，所述进水管道与所述循环管道的连通点以及所述增压泵之间的所述进水管道上设置有微过滤器。

其中，所述微过滤器的数量为两个，且两个所述微过滤器的过滤精度不同。

其中，所述混合反应罐的顶部连接有排气管，所述排气管连接有臭氧扑灭器。

其中，所述臭氧扑灭器为紫外灯臭氧扑灭器。

有益效果：本实用新型提供了一种臭氧水制备系统，包括混合反应罐和恒压供水系统，所述恒压供水系统包括增压泵、压力传感器及变频器，所述增压泵的输入端与水箱连接，所述增压泵的输出端通过进水管道与所述混合反应罐的进液口连接，所述混合反应罐设置有所述压力传感器，所述变频器分别连接所述增压泵及所述压力传感器。该臭氧水制备系统通过恒压供水系统的压力传感器实时感应混合反应罐的压力，并通过变频器调整增压泵的输出功率，以保证混合反应罐内的压力始终保持在设定的较大的压力值，提高混合反应罐内的臭氧的溶解度，从而实现制备高浓度臭氧水的目的；同时由于提高了臭氧的溶解度，即相当于提高了臭氧的利用率，从而可以降低能耗。

附图说明

图1是本实用新型提供的臭氧水制备系统的结构示意图。

其中：

1、混合反应罐；21、增压泵；22、压力传感器；23、变频器；31、循环泵；32、射流器；4、臭氧发生器；5、氧气机；6、臭氧浓度测试仪；7、静态混合器；8、臭氧扑灭器；9、微过滤器；10、水箱；101、回流阀；102、单向阀；103、阀门b；104、阀门c；105、排气阀。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型提供了一种臭氧水制备系统，如图1所示，包括氧气机5、臭氧发生器4、射流器32、混合反应罐1和恒压供水系统，恒压供水系统包括增压泵21、压力传感器22及变频器23，增压泵21的输入端与水箱10连接，增压泵21的输出端通过进水管道与混合反应罐1的进液口连接，混合反应罐1设置有压力传感器22，变频器23分别连接增压泵21及压力传感器22。

本实用新型提供的臭氧水制备系统还包括循环管道，循环管道的两端分别与混合反应罐1的出液口及进水管道靠近混合反应罐1的进液口的一端连通，且循环管道在沿出液口至进液口的方向依次连接有循环泵31以及射流器32，射流器32连接有臭氧发生器4。循环管道可以持续向混合反应罐1内补充臭氧，同时也可以延长臭氧对臭氧水中水的消毒时间，保证充足的接触时间。

研究表明，臭氧在水中的溶解度与混合反应罐1内压力相关，随着混合反应罐1内运行压力增加，臭氧溶解度线性增加。高的运行压力有利于更多的臭氧溶解于水中，因此，增加的运行压力是提高臭氧溶解度有效的方法之一。本实施例提供的臭氧水制备系统增加了恒压供水系统，工作时，位于混合反应罐1内的压力传感器22实时监控混合反应罐1内的压力，压力传感器22将感应到的信号传送至变频器23，变频器23通过接受的信号调整增压泵21的输出功率，从而改变有增压泵21流出的水的流量和压力，将混合反应罐1内压力控制在较高的运行压力下，以提高臭氧的溶解度；同时由于提高了臭氧的溶解度，即相当于提高了臭氧的利用率，从而可以降低能耗。但是系统的运行压力过高，对系统中管道、静态混合器7以及混合反应罐1等部件的工艺要求较高，很容易造成管道破裂，综合考虑系统运行压力对臭氧溶解度及系统各部件的影响，选取系统的运行压力为2-2.5Bar，该压力范围内臭氧的溶解效率为70％-85％，且对系统其它部件的影响较小，经济性更好。

如图1所示，具体使用时，打开送水管道上的阀门、阀门b103以及连通送水管道和水箱上端的管路上的回流阀101，防止系统由于压力过高而破坏，提高系统的安全系数。启动增压泵21，水箱10内的水通过增压泵21后流进混合反应罐1内，当阀门b103向外排水时，说明混合反应罐1内充满了水，此时可以打开循环管道上的阀门并关闭阀门b103，混合反应罐1内的部分水通过射流器32回到混合反应罐1的进液口，并通过恒压供水系统使系统的运行压力达到预设值，然后启动臭氧发生器4及氧气机5，臭氧发生器4将氧气机5产生的氧气制成臭氧并输送至射流器32内，通过射流器32内的水与由于负压吸入射流器32内的臭氧在高压下混合形成高浓度的臭氧和水的混合物。高浓度的臭氧和水的混合物与进水管道内的水再次混合进入混合反应罐1。恒压供水系统维持混合反应罐1内的压力恒定，臭氧发生器4通过射流器32及循环管道持续向混合反应罐1内提供臭氧，使得混合反应罐1内的臭氧浓度增加。为使臭氧发生器4产生的臭氧进入射流器32内，以及射流器32流出的高浓度的臭氧和水的混合物能够顺利进入进水管道内，防止回流，本实用新型在臭氧发生器4与射流器32之间设置有单向阀102，循环管道与进水管道的连通点以及射流器32之间的循环管道上设置有单向阀102。

此外，进水管道与循环管道的连通点以及混合反应罐1的进液口之间的进水管道上设置有静态混合器7，静态混合器7用于将进水管道内的水与经过射流器32的高浓度的臭氧和水的混合物混合均匀。静态混合器7是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的。静态混合器7通过让流体在管线中流动冲击各种类型板元件，增加流体层流运动的速度梯度或形成湍流，还会在端面方向产生漩涡，使流体进一步分割混合，使臭氧和水充分混合，有利于提高臭氧的溶解效率。

为保证臭氧能够最大限度的溶解于水中，臭氧发生器4产生的臭氧一般是过量的，当臭氧和水的混合物进入混合反应罐1内时，混合反应罐1的上部会存在未能溶解于水的多余的臭氧化富氧气体，必须及时排出混合反应罐1，由于臭氧化富氧气体内含有臭氧，超过环境排放标准，不能直接排放到大气中，为此混合反应罐1的顶部连接有排气管，排气管连接有臭氧扑灭器8，臭氧扑灭器8将这部分混合气体内的臭氧分解为氧气，作无害处理后再排放，防止污染环境。其中，臭氧扑灭器8可以为紫外灯臭氧扑灭器8。为防止混合反应罐1内的液体通过排气管排出罐体外，排气管还可以设置有排气阀105，排气阀105只允许气体排出，防止液体排出。

由于水中的悬浮物质及颗粒可以隐藏细菌、消耗臭氧、阻碍臭氧与微生物的接触，削弱消毒杀菌的作用，因此，进水管道在与循环管道的连通点以及增压泵21之间设置有微过滤器9。水箱10内的水经增压泵21之后通过微过滤器9进行过滤，将水中的悬浮物及颗粒分离出来之后，再与循环管道中的高浓度臭氧和水的混合液混合并流入混合反应罐1内，有利于提高臭氧的利用率。微过滤器9可以只设置一种过滤精度，也可以根据需要设置两个过滤精度不同的微过滤器。

为保证混合反应罐1内的臭氧水中臭氧的浓度达到使用要求后再向用水点输出，混合反应罐1的出液口连接的送水管道上设置有臭氧浓度测试仪6，臭氧浓度测试仪6连接有控制器，控制器与臭氧发生器4连接，控制器可以为PID控制器。臭氧浓度测试仪6检测送水管道内臭氧水的浓度，并根据臭氧浓度的变化向控制器输送电信号，控制器与臭氧发生器4的输入控制点连接，根据接收到的电信号控制臭氧发生器4的工作电流，从而控制其产生的臭氧气体的浓度，实现对臭氧水中臭氧浓度的控制。具体而言，本实用新型中的臭氧浓度测试仪6可以设定指定的浓度范围，当超出该浓度范围时发出报警信号并根据臭氧浓度变化输出4-20mA的信号，当然设定的浓度范围不同，输出的电信号范围也会随之变化，可以根据实际需要进行调整。当臭氧浓度测试仪6测定的臭氧浓度高于设定值时，通过输出信号，控制器降低臭氧发生器4的工作电流，使臭氧发生器4产生的臭氧富氧气体的臭氧浓度降低，从而降低混合反应罐1内臭氧水的臭氧浓度；反之，则控制器升高臭氧发生器4的工作电流，使臭氧发生器4产生的臭氧富氧气体的臭氧浓度增加，从而增加混合反应罐1内臭氧水的臭氧浓度，使臭氧水的臭氧浓度在设定范围内保持稳定。

当臭氧浓度测试仪6测试的臭氧水中臭氧的浓度达到要求后，缓慢打开送水管道上的送水阀门，将臭氧水由送水管道输送至用水点，此时，恒压供水系统调整增压泵21的输出流量。使混合反应罐1内的压力始终稳定在设定的压力范围或设定压力值。缓慢打开送水阀门，可以为恒压供水系统提供足够的调整时间，保持系统运行稳定。

本实用新型中混合反应罐1可以由SS304L或SS316L不锈钢材料制成，进水管道、循环管道以及阀门都可以采用不锈钢材料制成，具有较好的耐腐蚀性及强度，可以满足系统运行压力所需的强度。

本实用新型中的进水管道、循环管道、送水管道以及混合反应罐1上均设置有压力表，可以直接观测系统各段的压力状况，防止出现危险。此外，与混合反应罐1的出液口连通的送水管道上还设置有阀门c104，主要用于开机调试，在臭氧水的臭氧浓度不符合浓度标准高于或低于设定浓度时，打开阀门c104，将臭氧水排出。阀门c104也可以为自动阀，其与臭氧浓度测试仪6连接，根据浓度变化自动打开或关闭，将臭氧浓度不合格的水自动排出。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种臭氧水制备系统，其特征在于，包括混合反应罐(1)和恒压供水系统，所述恒压供水系统包括增压泵(21)、压力传感器(22)及变频器(23)，所述增压泵(21)的输入端与水箱(10)连接，所述增压泵(21)的输出端通过进水管道与所述混合反应罐(1)的进液口连接，所述混合反应罐(1)设置有所述压力传感器(22)，所述变频器(23)分别连接所述增压泵(21)及所述压力传感器(22)。

2.如权利要求1所述的臭氧水制备系统，其特征在于，所述恒压供水系统控制所述混合反应罐(1)内的压力稳定在2-2.5Bar。

3.如权利要求1所述的臭氧水制备系统，其特征在于，所述臭氧水制备系统还包括循环管道，所述循环管道的两端分别与所述混合反应罐(1)的出液口以及所述进水管道靠近所述混合反应罐(1)的进液口的一端连通，且所述循环管道在沿所述出液口至所述进液口的方向依次设置有循环泵(31)以及射流器(32)，所述射流器(32)连接有臭氧发生器(4)。

4.如权利要求3所述的臭氧水制备系统，其特征在于，所述进水管道与所述循环管道的连通点及所述进液口之间的所述进水管道上设置有静态混合器(7)，所述静态混合器(7)用于将所述进水管道内的水与经过所述射流器(32)的臭氧水混合。

5.如权利要求4所述的臭氧水制备系统，其特征在于，所述混合反应罐(1)的出液口连接的送水管道上设置有臭氧浓度测试仪(6)，所述臭氧浓度测试仪(6)连接有控制器，所述控制器与所述臭氧发生器(4)连接。

6.如权利要求3所述的臭氧水制备系统，其特征在于，所述循环管道与所述进水管道的连通点以及所述射流器(32)之间的所述循环管道上设置有单向阀(102)。

7.如权利要求3所述的臭氧水制备系统，其特征在于，所述进水管道与所述循环管道的连通点以及所述增压泵(21)之间的所述进水管道上设置有微过滤器(9)。

8.如权利要求7所述的臭氧水制备系统，其特征在于，所述微过滤器(9)的数量为两个，且两个所述微过滤器(9)的过滤精度不同。

9.如权利要求1-8任一项所述的臭氧水制备系统，其特征在于，所述混合反应罐(1)的顶部连接有排气管，所述排气管连接有臭氧扑灭器(8)。

10.如权利要求8所述的臭氧水制备系统，其特征在于，所述臭氧扑灭器(8)为紫外灯臭氧扑灭器(8)。