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一、工作原理

1. 高壓放電式
   利用一定頻率的高壓電流制造高壓電暈電場，當空氣或氧氣通過這個電場時，電場內或電場周圍的氧分子會發生電化學反應，氧分子被分解并重新組合生成臭氧（O?）。具體來說，在發生器的放電間隙中，高能量的電子撞擊氧分子，使其變成活性氧原子，這些活性氧原子再與其他氧分子結合就形成了臭氧。按照高壓電頻率，可分為工頻（50 - 60Hz）、中頻（400 - 1000Hz）和高頻（>1000Hz）三種類型，目前中頻和高頻發生器因具有體積小、功耗低、臭氧產量大等優點應用更為廣泛。根據所使用的氣體原料不同，又可分為氧氣型和空氣型，氧氣型以高純度氧氣為氣源，產生的臭氧濃度相對更高，常用于對水質要求較高、處理規模較大的循環水系統；空氣型則以經過過濾、干燥處理后的潔凈空氣為氣源，成本相對較低，但臭氧產量和濃度也會稍低一些。
2. 紫外線照射式
   運用特定波長（通常為 185nm 左右）的紫外線照射氧分子，促使氧分子分解產生臭氧。不過，這種方式的紫外線燈管體積較大，且臭氧產量較低、使用壽命有限，所以在循環水處理領域應用相對較少，一般多應用于一些小型、對臭氧產量需求不高的設備中，比如小型水族箱循環水系統等。
3. 電解式
   通過電解純凈水產生臭氧，能制取高濃度的臭氧水，其制造成本較低，使用和維修相對簡單。但它存在臭氧產量小、電極使用壽命短以及臭氧不容易收集等缺點，主要適用于對臭氧產量要求不大、處理水量較小的特定循環水場景，比如小型的實驗室循環水裝置等。

二、結構組成

1. 臭氧發生單元
   • 電極：是產生臭氧的關鍵部件之一，包括內電極和外電極，在高壓放電式臭氧發生器中，它們之間形成放電間隙，高壓電通過電極施加到這個間隙中，促使氧分子發生反應生成臭氧。電極材料通常選用具有良好導電性和耐腐蝕性的金屬，如不銹鋼等。
   • 介電材料：放置在電極之間，起到隔離和穩定電場的作用，防止電極之間直接短路，同時有助于提高臭氧產生效率。常見的介電材料有石英管、陶瓷板、搪瓷管等，不同的介電材料在介電常數、機械強度、耐高溫性能等方面各有特點，例如石英管具有較高的介電強度和化學穩定性，能夠承受較高的電壓和溫度，在許多大型臭氧發生器中廣泛應用。
   • 放電室：為臭氧的產生提供一個相對封閉的空間環境，確保氧分子在特定的電場條件下能夠高效地轉化為臭氧。放電室的結構設計會影響臭氧的產量和濃度，常見的有管式放電室和板式放電室，管式放電室電極和介電材料呈管狀排列，結構緊湊、臭氧產生效率高，適用于中大型臭氧發生器；板式放電室則電極和介電材料呈平板狀排列，多用于小型臭氧發生器。
2. 氣源系統
   • 空氣源組件（針對空氣型臭氧發生器）：主要由空氣壓縮機、空氣過濾器、干燥器等組成?？諝鈮嚎s機負責將外界空氣吸入并進行壓縮，以提供足夠的空氣流量進入臭氧發生器；空氣過濾器用于去除空氣中的灰塵、雜質等顆粒物，避免這些雜質進入發生器影響臭氧產生和設備正常運行；干燥器則是為了降低空氣濕度，因為水分過多會降低臭氧產生效率，甚至可能導致設備故障，經過干燥、潔凈處理后的空氣才能作為氣源用于生成臭氧。
   • 氧氣源組件（針對氧氣型臭氧發生器）：可以配備氧氣瓶、制氧機或者液氧儲罐等作為氧氣供應來源，同時搭配減壓裝置、氣體流量調節閥等部件。氧氣瓶可直接提供高純度氧氣；制氧機通過空氣分離等技術制取氧氣，能夠持續穩定地為發生器提供氧氣；液氧儲罐儲存量較大，適合大型循環水處理系統，但需要相應的氣化和減壓設備將液氧轉化為氣態氧，并調節到合適的壓力輸送給臭氧發生器。氣體流量調節閥能精確控制進入臭氧發生單元的氧氣流量，進而調節臭氧的產量，以滿足循環水處理不同階段和不同水質狀況下的需求。
3. 冷卻系統
   由于臭氧發生器在工作過程中會產生大量的熱量，若熱量不能及時散發出去，可能會導致設備溫度過高，影響臭氧產生效率，甚至損壞設備部件。冷卻系統常見有水冷型和風冷型兩種。水冷型冷卻效果好，通過循環冷卻水帶走設備產生的熱量，工作穩定，臭氧無衰減，可長時間連續工作，但結構相對復雜，成本稍高，需要配套的冷卻塔、水泵、冷卻水管路等設施；風冷型則是利用風扇產生的空氣流動來冷卻設備，結構簡單，成本較低，但冷卻效果相對有限，臭氧產量可能會隨著設備溫度升高而有所衰減，一般適用于臭氧產量較小的中低檔臭氧發生器或小型循環水系統。
4. 控制系統
   • 參數調節模塊：操作人員可通過該模塊設定臭氧發生器的關鍵參數，如臭氧產量、運行時間、啟停控制等，還能根據循環水的流量、水質變化情況等靈活調整這些參數。例如，在循環水水質較差、污染物含量較高時，可以適當提高臭氧產量，增加消毒和凈化的強度；而在水質穩定良好的情況下，則可以降低產量，節約能源和運行成本。
   • 監測與報警功能：實時監測臭氧發生器的運行狀態，包括設備溫度、壓力、臭氧濃度、氣源流量等關鍵參數，一旦某個參數超出正常設定范圍，系統會立即發出聲光報警信號，提醒操作人員及時采取措施進行處理，同時還可能自動執行一些保護操作，如當溫度過高時自動停止設備運行，防止設備損壞，保障設備的安全穩定運行。
5. 氣液混合裝置（用于將臭氧融入循環水）
   • 曝氣裝置：通過在循環水的水池或水箱底部等位置安裝曝氣頭、布氣板等部件，將臭氧發生器產生的臭氧氣體以微小氣泡的形式分散到水中，增大臭氧與水的接觸面積，使臭氧能夠更好地溶解在水中，實現對循環水的消毒、殺菌、氧化有機物等處理。這種方式簡單易行，成本較低，但氣液混合效果相對一般，可能需要較長的接觸時間和較多的曝氣點來保證較好的混合效果，常用于小型或對水質要求不是特別高的循環水系統。
   • 文丘里射流混合器：利用文丘里管的原理，當循環水高速流過文丘里管的喉部時，此處形成低壓區，將臭氧氣體吸入并與水在高速流動且壓力變化的大環境下充分混合，混合效率較高，能在較短時間內使臭氧較好地溶解到水中，但對水流速度和壓力有一定要求，設備安裝和調試相對復雜一些，在許多中大型循環水系統中應用較多。
   • 氣液混合泵：把臭氧氣體引入到泵的吸入端，借助泵葉輪的高速旋轉，對臭氧和水進行加壓混合，使臭氧在水中的溶解度大大提高，并且可以直接將混合好的臭氧水輸送到循環水系統的相應部位，操作相對簡便，但氣液混合泵的流量和揚程有一定限制，適用于處理水量適中的循環水系統。

三、在循環水處理中的作用

1. 殺菌消毒
   循環水中往往容易滋生細菌、病毒、真菌、藻類等各種微生物，臭氧憑借其強大的氧化性，能夠迅速破壞這些微生物的細胞壁、細胞膜等結構，使其內部的蛋白質、核酸等生物大分子發生變性，從而失去活性，達到高效殺菌消毒的目的。相較于傳統的消毒劑，如氯制劑，臭氧殺菌速度更快，能在短時間內將循環水中的微生物數量降低到很低的水平，而且對一些耐藥性較強的微生物同樣具有良好的殺滅效果，可有效防止因微生物大量繁殖導致的循環水系統堵塞、腐蝕以及水質惡化等問題。
2. 氧化分解有機物
   循環水中會存在各種有機物，例如工業循環水中的油污、化工原料殘留，生活循環水中的洗滌劑殘留、人體分泌物等。臭氧可以與這些有機物發生氧化反應，將復雜的大分子有機物逐步分解為小分子有機物，甚至最終礦化為二氧化碳和水，從而降低循環水中的化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）等指標，減少有機物對循環水水質的影響，使水更加清澈透明，同時也減輕了后續其他水處理工藝（如過濾、吸附等）的負擔。
3. 去除異味和顏色
   一些循環水由于含有特定的污染物，可能會產生難聞的氣味，如污水循環處理中的硫化氫等惡臭氣體，或者呈現出不正常的顏色，像印染行業循環水的染色問題。臭氧能夠與這些產生異味和顏色的物質發生化學反應，將其轉化為無臭、無色的物質，起到去除異味和脫色的作用，改善循環水的感官性狀，使其符合相應的使用或排放標準。
4. 抑制藻類生長
   在循環水系統中，特別是一些敞開式的循環水系統（如景觀水池循環水等），藻類容易大量繁殖，不僅影響水質美觀，還可能造成水質惡化、堵塞管道等問題。臭氧可通過破壞藻類的光合色素、細胞壁等結構，抑制藻類的光合作用和生長繁殖，控制藻類在循環水中的生長數量，保持循環水系統的正常運行和良好水質。

四、優勢

1. 高效性：臭氧具有很強的氧化能力，在循環水處理中能快速實現殺菌、氧化有機物等多種功能，處理效率高，可以在較短時間內顯著改善循環水的水質狀況，滿足循環水系統連續穩定運行的要求。
2. 無殘留污染：與使用含氯消毒劑等傳統方法不同，臭氧消毒處理后會自行分解為氧氣，不會在循環水中留下有害的化學殘留物，避免了因化學殘留對循環水系統設備造成腐蝕，也不會對后續用水環節產生不良影響，更加環保健康。
3. 廣譜性：對循環水中常見的各種細菌、病毒、真菌、藻類以及不同類型的有機物等都有良好的處理效果，適用范圍廣泛，無論是工業循環水、生活循環水還是景觀循環水等不同領域的循環水處理，都能發揮重要作用。
4. 可改善水質整體性能：除了殺菌消毒和去除有機物外，還能同步去除異味、脫色、抑制藻類生長等，從多個方面提升循環水的整體水質，使循環水不僅在微生物指標上達標，而且在感官性狀、化學指標等方面都能滿足相應的使用或排放要求。

五、應用案例

1. 工業循環水系統（以某化工企業為例）
   某化工企業有一套用于冷卻生產設備的循環水系統，循環水量約為 1000 立方米 / 小時。由于化工生產過程中，循環水中會混入各種化工原料、油污以及微生物等污染物，水質容易惡化，影響設備冷卻效果并增加設備腐蝕風險。企業采用了氧氣型高壓放電式臭氧發生器，配合文丘里射流混合器進行氣液混合處理循環水。通過控制系統設定，每天定時定量投加臭氧，臭氧發生器的臭氧產量根據循環水水質監測情況動態調整，維持循環水中臭氧濃度在 0.3 - 0.5mg/L 左右。經過臭氧處理后，循環水中的細菌總數從原來的每毫升數千個降低到每毫升幾十個以內，化學需氧量（COD）降低了約 30%，同時有效地去除了水中因化工原料帶來的異味和顏色，設備的冷卻效率明顯提高，因水質問題導致的設備維修次數大幅減少，保障了企業生產的正常進行。
2. 生活小區生活用水二次循環系統
   在一個大型生活小區，為了保證居民用水的穩定供應，設有生活用水二次循環系統，循環水量約為 500 立方米 / 小時。為確保水質安全衛生，防止微生物滋生和異味產生，采用了空氣型高壓放電式臭氧發生器與曝氣裝置相結合的方式對循環水進行處理。每天分時段（如凌晨 2 - 5 點、下午 13 - 16 點）進行臭氧消毒，將循環水中臭氧濃度控制在 0.1 - 0.2mg/L 左右，有效地殺滅了水中的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等常見病菌，去除了因管道老化等原因產生的異味，保障了居民生活用水的水質，提高了居民的生活滿意度。
3. 景觀水循環系統（以城市公園湖泊為例）
   某城市公園內的湖泊設有景觀水循環系統，循環水量約為 200 立方米 / 小時，主要目的是保持湖水的清澈和美觀，防止藻類大量繁殖以及去除水中的異味。采用了小型的紫外線照射式臭氧發生器與氣液混合泵配合的方式進行水處理。在春夏藻類容易滋生的季節，增加臭氧發生器的運行時間，使湖水中臭氧濃度維持在 0.2 - 0.3mg/L 左右，有效抑制了藻類生長，湖水保持了良好的透明度和外觀，同時異味問題也得到了解決，為公園游客營造了優美的景觀環境。