本實(shí)用新型涉及臭氧水制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種臭氧水制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

臭氧是世界公認(rèn)的廣譜高效殺菌消毒劑，是常用水處理氧化劑中氧化能力最強(qiáng)的一種。臭氧通過氧原子的氧化作用破壞微生物膜的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)快速滅殺致病的細(xì)菌、病毒及微生物的作用，而且殺菌后多余的臭氧可以很快分解成氧氣，不存在任何殘留物，避免了其他消毒方法產(chǎn)生的二次污染問題。因此，臭氧成為使用廣泛且安全可靠的消毒劑，在水處理、空氣凈化、化工、石油、造紙、紡織和制藥、醫(yī)療、食品工業(yè)得到普遍的應(yīng)用。

現(xiàn)有的臭氧水制備系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：1)制氧機(jī)，利用變壓吸附的方法以空氣為原料制取氧氣，制備氧氣的純度一般為85％左右，也稱富氧氣體；2)臭氧發(fā)生器，利用交變高壓電場(chǎng)產(chǎn)生電暈放電，使氧氣分子電離生成臭氧；3)臭氧混合裝置，用于將臭氧和水充分、高效地混合而產(chǎn)生臭氧水；4)混合反應(yīng)罐，為充分混合的臭氧水提供一定的消毒時(shí)間，保證充分殺滅水中微生物。

在實(shí)際使用中，如何保證臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的氣態(tài)臭氧有效地被水吸收是臭氧殺菌工藝一個(gè)關(guān)鍵問題。目前，常用的臭氧混合裝置主要有鼓氣塔、填料塔、渦輪混合泵及射流器等，通過將氣態(tài)的臭氧溶解到水中形成臭氧水，但實(shí)際制備過程中，臭氧在水中的溶解效率較低，很難得到高濃度的臭氧水。

使用鼓氣塔及填料塔制備臭氧水時(shí)，一般需要龐大的氣液溶解池或高大的氧化接觸塔，設(shè)備體積大，占地多，而且若氣液分布不均勻，混合反應(yīng)效果也不盡人意。使用渦輪混合泵及射流器制備臭氧水時(shí)，臭氧和液體的混合較為充分，但混合后的氣液混合物進(jìn)入混合反應(yīng)罐后，始終處在常壓條件下，臭氧在水中的溶解度不高。因此，現(xiàn)有的臭氧水制備系統(tǒng)在高濃度臭氧水生產(chǎn)、臭氧設(shè)備小型化以及降低運(yùn)行成本方面，還存在很大的改進(jìn)空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提出一種臭氧水制備系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以制備高濃度的臭氧水，且占用空間較小，可以有效降低運(yùn)行成本。

為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種臭氧水制備系統(tǒng)，包括混合反應(yīng)罐和恒壓供水系統(tǒng)，所述恒壓供水系統(tǒng)包括增壓泵、壓力傳感器及變頻器，所述增壓泵的輸入端與水箱連接，所述增壓泵的輸出端通過進(jìn)水管道與所述混合反應(yīng)罐的進(jìn)液口連接，所述混合反應(yīng)罐設(shè)置有所述壓力傳感器，所述變頻器分別連接所述增壓泵及所述壓力傳感器。

其中，所述恒壓供水系統(tǒng)控制所述混合反應(yīng)罐內(nèi)的壓力穩(wěn)定在2-2.5Bar。

其中，所述臭氧水制備系統(tǒng)還包括循環(huán)管道，所述循環(huán)管道的兩端分別與所述混合反應(yīng)罐的出液口以及所述進(jìn)水管道靠近所述進(jìn)液口的一端連通，且所述循環(huán)管道在沿所述出液口至所述進(jìn)液口的方向依次設(shè)置有循環(huán)泵以及射流器，所述射流器連接有臭氧發(fā)生器。

其中，所述進(jìn)水管道與所述循環(huán)管道的連通點(diǎn)及所述進(jìn)液口之間的所述進(jìn)水管道上設(shè)置有靜態(tài)混合器，所述靜態(tài)混合器用于將所述進(jìn)水管道內(nèi)的水與經(jīng)過所述射流器的臭氧水混合。

其中，所述混合反應(yīng)罐的出液口連接的送水管道上設(shè)置有臭氧濃度測(cè)試儀，所述臭氧濃度測(cè)試儀連接有控制器，所述控制器與所述臭氧發(fā)生器連接。

其中，所述循環(huán)管道與所述進(jìn)水管道的連通點(diǎn)以及所述射流器之間的所述循環(huán)管道上設(shè)置有單向閥。

其中，所述進(jìn)水管道與所述循環(huán)管道的連通點(diǎn)以及所述增壓泵之間的所述進(jìn)水管道上設(shè)置有微過濾器。

其中，所述微過濾器的數(shù)量為兩個(gè)，且兩個(gè)所述微過濾器的過濾精度不同。

其中，所述混合反應(yīng)罐的頂部連接有排氣管，所述排氣管連接有臭氧撲滅器。

其中，所述臭氧撲滅器為紫外燈臭氧撲滅器。

有益效果：本實(shí)用新型提供了一種臭氧水制備系統(tǒng)，包括混合反應(yīng)罐和恒壓供水系統(tǒng)，所述恒壓供水系統(tǒng)包括增壓泵、壓力傳感器及變頻器，所述增壓泵的輸入端與水箱連接，所述增壓泵的輸出端通過進(jìn)水管道與所述混合反應(yīng)罐的進(jìn)液口連接，所述混合反應(yīng)罐設(shè)置有所述壓力傳感器，所述變頻器分別連接所述增壓泵及所述壓力傳感器。該臭氧水制備系統(tǒng)通過恒壓供水系統(tǒng)的壓力傳感器實(shí)時(shí)感應(yīng)混合反應(yīng)罐的壓力，并通過變頻器調(diào)整增壓泵的輸出功率，以保證混合反應(yīng)罐內(nèi)的壓力始終保持在設(shè)定的較大的壓力值，提高混合反應(yīng)罐內(nèi)的臭氧的溶解度，從而實(shí)現(xiàn)制備高濃度臭氧水的目的；同時(shí)由于提高了臭氧的溶解度，即相當(dāng)于提高了臭氧的利用率，從而可以降低能耗。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的臭氧水制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：

1、混合反應(yīng)罐；21、增壓泵；22、壓力傳感器；23、變頻器；31、循環(huán)泵；32、射流器；4、臭氧發(fā)生器；5、氧氣機(jī)；6、臭氧濃度測(cè)試儀；7、靜態(tài)混合器；8、臭氧撲滅器；9、微過濾器；10、水箱；101、回流閥；102、單向閥；103、閥門b；104、閥門c；105、排氣閥。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

本實(shí)用新型提供了一種臭氧水制備系統(tǒng)，如圖1所示，包括氧氣機(jī)5、臭氧發(fā)生器4、射流器32、混合反應(yīng)罐1和恒壓供水系統(tǒng)，恒壓供水系統(tǒng)包括增壓泵21、壓力傳感器22及變頻器23，增壓泵21的輸入端與水箱10連接，增壓泵21的輸出端通過進(jìn)水管道與混合反應(yīng)罐1的進(jìn)液口連接，混合反應(yīng)罐1設(shè)置有壓力傳感器22，變頻器23分別連接增壓泵21及壓力傳感器22。

本實(shí)用新型提供的臭氧水制備系統(tǒng)還包括循環(huán)管道，循環(huán)管道的兩端分別與混合反應(yīng)罐1的出液口及進(jìn)水管道靠近混合反應(yīng)罐1的進(jìn)液口的一端連通，且循環(huán)管道在沿出液口至進(jìn)液口的方向依次連接有循環(huán)泵31以及射流器32，射流器32連接有臭氧發(fā)生器4。循環(huán)管道可以持續(xù)向混合反應(yīng)罐1內(nèi)補(bǔ)充臭氧，同時(shí)也可以延長(zhǎng)臭氧對(duì)臭氧水中水的消毒時(shí)間，保證充足的接觸時(shí)間。

研究表明，臭氧在水中的溶解度與混合反應(yīng)罐1內(nèi)壓力相關(guān)，隨著混合反應(yīng)罐1內(nèi)運(yùn)行壓力增加，臭氧溶解度線性增加。高的運(yùn)行壓力有利于更多的臭氧溶解于水中，因此，增加的運(yùn)行壓力是提高臭氧溶解度有效的方法之一。本實(shí)施例提供的臭氧水制備系統(tǒng)增加了恒壓供水系統(tǒng)，工作時(shí)，位于混合反應(yīng)罐1內(nèi)的壓力傳感器22實(shí)時(shí)監(jiān)控混合反應(yīng)罐1內(nèi)的壓力，壓力傳感器22將感應(yīng)到的信號(hào)傳送至變頻器23，變頻器23通過接受的信號(hào)調(diào)整增壓泵21的輸出功率，從而改變有增壓泵21流出的水的流量和壓力，將混合反應(yīng)罐1內(nèi)壓力控制在較高的運(yùn)行壓力下，以提高臭氧的溶解度；同時(shí)由于提高了臭氧的溶解度，即相當(dāng)于提高了臭氧的利用率，從而可以降低能耗。但是系統(tǒng)的運(yùn)行壓力過高，對(duì)系統(tǒng)中管道、靜態(tài)混合器7以及混合反應(yīng)罐1等部件的工藝要求較高，很容易造成管道破裂，綜合考慮系統(tǒng)運(yùn)行壓力對(duì)臭氧溶解度及系統(tǒng)各部件的影響，選取系統(tǒng)的運(yùn)行壓力為2-2.5Bar，該壓力范圍內(nèi)臭氧的溶解效率為70％-85％，且對(duì)系統(tǒng)其它部件的影響較小，經(jīng)濟(jì)性更好。

如圖1所示，具體使用時(shí)，打開送水管道上的閥門、閥門b103以及連通送水管道和水箱上端的管路上的回流閥101，防止系統(tǒng)由于壓力過高而破壞，提高系統(tǒng)的安全系數(shù)。啟動(dòng)增壓泵21，水箱10內(nèi)的水通過增壓泵21后流進(jìn)混合反應(yīng)罐1內(nèi)，當(dāng)閥門b103向外排水時(shí)，說明混合反應(yīng)罐1內(nèi)充滿了水，此時(shí)可以打開循環(huán)管道上的閥門并關(guān)閉閥門b103，混合反應(yīng)罐1內(nèi)的部分水通過射流器32回到混合反應(yīng)罐1的進(jìn)液口，并通過恒壓供水系統(tǒng)使系統(tǒng)的運(yùn)行壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值，然后啟動(dòng)臭氧發(fā)生器4及氧氣機(jī)5，臭氧發(fā)生器4將氧氣機(jī)5產(chǎn)生的氧氣制成臭氧并輸送至射流器32內(nèi)，通過射流器32內(nèi)的水與由于負(fù)壓吸入射流器32內(nèi)的臭氧在高壓下混合形成高濃度的臭氧和水的混合物。高濃度的臭氧和水的混合物與進(jìn)水管道內(nèi)的水再次混合進(jìn)入混合反應(yīng)罐1。恒壓供水系統(tǒng)維持混合反應(yīng)罐1內(nèi)的壓力恒定，臭氧發(fā)生器4通過射流器32及循環(huán)管道持續(xù)向混合反應(yīng)罐1內(nèi)提供臭氧，使得混合反應(yīng)罐1內(nèi)的臭氧濃度增加。為使臭氧發(fā)生器4產(chǎn)生的臭氧進(jìn)入射流器32內(nèi)，以及射流器32流出的高濃度的臭氧和水的混合物能夠順利進(jìn)入進(jìn)水管道內(nèi)，防止回流，本實(shí)用新型在臭氧發(fā)生器4與射流器32之間設(shè)置有單向閥102，循環(huán)管道與進(jìn)水管道的連通點(diǎn)以及射流器32之間的循環(huán)管道上設(shè)置有單向閥102。

此外，進(jìn)水管道與循環(huán)管道的連通點(diǎn)以及混合反應(yīng)罐1的進(jìn)液口之間的進(jìn)水管道上設(shè)置有靜態(tài)混合器7，靜態(tài)混合器7用于將進(jìn)水管道內(nèi)的水與經(jīng)過射流器32的高濃度的臭氧和水的混合物混合均勻。靜態(tài)混合器7是一種沒有運(yùn)動(dòng)部件的高效混合設(shè)備，其基本工作機(jī)理是利用固定在管內(nèi)的混合單元體改變流體在管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到不同流體之間良好分散和充分混合的目的。靜態(tài)混合器7通過讓流體在管線中流動(dòng)沖擊各種類型板元件，增加流體層流運(yùn)動(dòng)的速度梯度或形成湍流，還會(huì)在端面方向產(chǎn)生漩渦，使流體進(jìn)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。

為保證臭氧能夠最大限度的溶解于水中，臭氧發(fā)生器4產(chǎn)生的臭氧一般是過量的，當(dāng)臭氧和水的混合物進(jìn)入混合反應(yīng)罐1內(nèi)時(shí)，混合反應(yīng)罐1的上部會(huì)存在未能溶解于水的多余的臭氧化富氧氣體，必須及時(shí)排出混合反應(yīng)罐1，由于臭氧化富氧氣體內(nèi)含有臭氧，超過環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)，不能直接排放到大氣中，為此混合反應(yīng)罐1的頂部連接有排氣管，排氣管連接有臭氧撲滅器8，臭氧撲滅器8將這部分混合氣體內(nèi)的臭氧分解為氧氣，作無害處理后再排放，防止污染環(huán)境。其中，臭氧撲滅器8可以為紫外燈臭氧撲滅器8。為防止混合反應(yīng)罐1內(nèi)的液體通過排氣管排出罐體外，排氣管還可以設(shè)置有排氣閥105，排氣閥105只允許氣體排出，防止液體排出。

由于水中的懸浮物質(zhì)及顆粒可以隱藏細(xì)菌、消耗臭氧、阻礙臭氧與微生物的接觸，削弱消毒殺菌的作用，因此，進(jìn)水管道在與循環(huán)管道的連通點(diǎn)以及增壓泵21之間設(shè)置有微過濾器9。水箱10內(nèi)的水經(jīng)增壓泵21之后通過微過濾器9進(jìn)行過濾，將水中的懸浮物及顆粒分離出來之后，再與循環(huán)管道中的高濃度臭氧和水的混合液混合并流入混合反應(yīng)罐1內(nèi)，有利于提高臭氧的利用率。微過濾器9可以只設(shè)置一種過濾精度，也可以根據(jù)需要設(shè)置兩個(gè)過濾精度不同的微過濾器。

為保證混合反應(yīng)罐1內(nèi)的臭氧水中臭氧的濃度達(dá)到使用要求后再向用水點(diǎn)輸出，混合反應(yīng)罐1的出液口連接的送水管道上設(shè)置有臭氧濃度測(cè)試儀6，臭氧濃度測(cè)試儀6連接有控制器，控制器與臭氧發(fā)生器4連接，控制器可以為PID控制器。臭氧濃度測(cè)試儀6檢測(cè)送水管道內(nèi)臭氧水的濃度，并根據(jù)臭氧濃度的變化向控制器輸送電信號(hào)，控制器與臭氧發(fā)生器4的輸入控制點(diǎn)連接，根據(jù)接收到的電信號(hào)控制臭氧發(fā)生器4的工作電流，從而控制其產(chǎn)生的臭氧氣體的濃度，實(shí)現(xiàn)對(duì)臭氧水中臭氧濃度的控制。具體而言，本實(shí)用新型中的臭氧濃度測(cè)試儀6可以設(shè)定指定的濃度范圍，當(dāng)超出該濃度范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并根據(jù)臭氧濃度變化輸出4-20mA的信號(hào)，當(dāng)然設(shè)定的濃度范圍不同，輸出的電信號(hào)范圍也會(huì)隨之變化，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)臭氧濃度測(cè)試儀6測(cè)定的臭氧濃度高于設(shè)定值時(shí)，通過輸出信號(hào)，控制器降低臭氧發(fā)生器4的工作電流，使臭氧發(fā)生器4產(chǎn)生的臭氧富氧氣體的臭氧濃度降低，從而降低混合反應(yīng)罐1內(nèi)臭氧水的臭氧濃度；反之，則控制器升高臭氧發(fā)生器4的工作電流，使臭氧發(fā)生器4產(chǎn)生的臭氧富氧氣體的臭氧濃度增加，從而增加混合反應(yīng)罐1內(nèi)臭氧水的臭氧濃度，使臭氧水的臭氧濃度在設(shè)定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

當(dāng)臭氧濃度測(cè)試儀6測(cè)試的臭氧水中臭氧的濃度達(dá)到要求后，緩慢打開送水管道上的送水閥門，將臭氧水由送水管道輸送至用水點(diǎn)，此時(shí)，恒壓供水系統(tǒng)調(diào)整增壓泵21的輸出流量。使混合反應(yīng)罐1內(nèi)的壓力始終穩(wěn)定在設(shè)定的壓力范圍或設(shè)定壓力值。緩慢打開送水閥門，可以為恒壓供水系統(tǒng)提供足夠的調(diào)整時(shí)間，保持系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

本實(shí)用新型中混合反應(yīng)罐1可以由SS304L或SS316L不銹鋼材料制成，進(jìn)水管道、循環(huán)管道以及閥門都可以采用不銹鋼材料制成，具有較好的耐腐蝕性及強(qiáng)度，可以滿足系統(tǒng)運(yùn)行壓力所需的強(qiáng)度。

本實(shí)用新型中的進(jìn)水管道、循環(huán)管道、送水管道以及混合反應(yīng)罐1上均設(shè)置有壓力表，可以直接觀測(cè)系統(tǒng)各段的壓力狀況，防止出現(xiàn)危險(xiǎn)。此外，與混合反應(yīng)罐1的出液口連通的送水管道上還設(shè)置有閥門c104，主要用于開機(jī)調(diào)試，在臭氧水的臭氧濃度不符合濃度標(biāo)準(zhǔn)高于或低于設(shè)定濃度時(shí)，打開閥門c104，將臭氧水排出。閥門c104也可以為自動(dòng)閥，其與臭氧濃度測(cè)試儀6連接，根據(jù)濃度變化自動(dòng)打開或關(guān)閉，將臭氧濃度不合格的水自動(dòng)排出。

以上內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。