臭氧应用技术讲解

图中所示先以 0.1 - 0.5mg/L 浓度处理 5 -10 分钟，再经活性炭槽到臭氧浓度 0.003mg/L 以下方可用作饲育水。 注意：海水养殖需经活性炭槽等将臭氧气体及所生成的强氧化剂去除，不能等同 于淡水养殖工系。
臭氧在养鱼水处理中的处理工艺
臭氧在半导体行业中的应用
臭氧在半导体行业主要用于SACVD部门,主要臭氧同TEOS 反应在晶圆表面生成氧化膜.在半导体行业中,臭氧浓度要求

臭氧是强大的生物杀灭剂：冷却水中有0.1mg/l的时候，3小时后可以破坏70-80%生物膜，当水中有 0.4mg/l时，2-3分钟可以100%破坏生物膜．

防腐蚀：在低浓度含臭氧的水中PH值为8～9，这一条件不利于化学腐蚀的发生；其次，由于臭氧 分解产生的氧原子能与铁离子反应，使铁管表面形成致密的γ-氧化铁钝化膜，对系统产生保护作用； 第三，臭氧能有效杀灭噬硫噬铁等微生物，切断了腐蚀源 ．
W --- 臭氧发生器的产量（g/h）; P --- 臭氧投加量，一般采用1-2mg/L; Q --- 设计水量（L/h） 0.001 --- 单位换算系数
b．接触氧化罐 接触氧化罐的尺寸应根据设计流量及流速来确定。 S =wenku.baidu.comQ/V
S --- 罐体截面积（m2）; D = （4S/3.14）1/2; V --- 流速，一般采用8-10m/h D --- 罐体直径（m）
以使水、气全面接触，尤其是在鼓泡池中用多个布气器时，同时一般要求从
水面到布气器表面，水深不小于4-5m，以利于气、水充分接触。 优点：操作方便，可以很容易改变运行参数而不影响投加效果和工作的稳定， 动力消耗少，鼓泡塔结构简单，维修方便。 缺点:但其体积过于庞大，池式占地面积大，塔式要求较高厂房成本较高
罐体高度的确定： H = V×t + 0.2
H--- 罐体高度（m）; t --- 接触时间，一般采用4-10min; 0.2 --- 布水空间高度（m）
臭氧在医疗废水行业中应用
臭氧在医疗废水行业主要起到杀菌,消毒,去味,除色等作用,相对于其他几种处理方法,具有更 好的作用,以下是几种方案的对比.
臭氧在水产养殖业处理工艺
淡水养殖中的臭氧杀菌饲育用水的处理模式图:(臭氧投加量:每立方水投加1-2克）
图中所示先以 0.1 - 0.3mg/L 浓度处理 5 -10 分钟，再曝气到臭氧浓度 0.003mg/L 以下方可用作饲育水。
海水养殖中臭氧杀菌饲育用水的处理模式图:(臭氧投加量:每立方水投加1-3克）

臭氧在水中的浓度允许值为:0.01mg/L 作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化，但含铬铁合金基本上不受臭氧腐蚀。
臭氧具有很强的氧化性，除了金和铂外，臭氧化空气几乎对所有的金属都有腐蚀
基于这一点，生产上常使用含 25 ％ Cr 的铬铁合金（不锈钢）来制造臭氧发生设
备和加注设备中与臭氧直接接触的部件。
臭氧在矿泉水、纯净水及饮料用水生产中的应用
氯消毒,紫外线消毒和臭氧消毒比较:
臭氧无二次污染,不会像氯一样产生氯仿等有毒物质 不同的细菌对紫外线的照射量要求不同,而且紫外线在水中穿透能力有限,所以效
果不够理想,但臭氧没有这些限制.
臭氧不仅可以杀菌,而且可以去除重金属离子和各种有机物等杂质,并且脱色,达到
它的结构比鼓泡塔大大减小，生产成本低，但需加设水泵以保证水的喷射速度， 而且工艺参数不易掌握，处理水量不能随意调节，否则将发生气、液两相分离，
影响吸收效果。

搅拌法
早期生产的搅拌器类似单缸洗衣机，只是电机上置、外筒做成多角型，利用搅拌 造成的涡流使气泡打碎，溶入液体。此类搅拌法效果差，动力消耗大，比鼓泡法 体积小但成本并不低，由于有机械运动及臭氧腐蚀，所以机器寿命低，维修费用 高。 近年有涡轮泵上市，混合效果很好，而且体积小巧，工r艺参数操作容易，但结
臭氧应用

臭氧应用特点:
氧化能力强,反应速度快 对细菌,病毒,芽孢,软体微生物等极强杀灭作用
氧化农药毒素,降低水中BOD,COD
可还原成O2,无二次污染(在水中存在20分钟，在空气中4-12小时) 改善水的理化性能,可脱色,除臭,除异味 控制藻类 助凝
臭氧应用: 饮用水深度处理 工业循环冷却水 工业废水 游泳池水处理 城市污水 医院污水 半导体芯片 OLED 养殖 农业 化工中间体合成 印染废水

阻垢：臭氧不能直接攻击垢的主要成分如碳酸钙，但臭氧在氧化过程中会生成（OH）、（HO2）、 （O3-）、（H2O2）等自由基中间产物，氧化垢基质中的有机物，使垢变松并脱落
与传统加药处理工艺相比，臭氧技术不但效果好，而且几乎是零成本运作．
臭氧在工业循环冷却水中的应用
冷却塔臭氧处理系统的基本构成
臭氧在食品行业的应用
臭氧在食品行业应用主要有三个目的:
冷库消毒 食品加工车间杀菌净化
更衣室和工作服消毒
蔬菜水果贮藏防霉保鲜 臭氧发生器的选用
根据多年的实践经验，间断使用臭氧，食品加工车间按500m3空间选用一台3g/h 产量臭氧发生器；果蔬菜贮藏库容选用一台15g/h臭氧发生器；冷库消毒要求浓度 高，可集中多台发生器连续开机48小时以上
臭氧在游泳池中的应用
臭氧技术处理游泳池水氯技术对比: 优点: 杀菌,消毒速度快(是氯的600-3000倍,例如,杀灭粪型大 肠杆菌,臭氧只需5秒,氯需要15000秒) 无二次污染(用氯会产生三氯甲烷,氯仿等有毒物质,并有 刺鼻性气味) 无腐蚀(氯为产生酸性物质,腐蚀游泳池设施) 分解微小有机物,是池水保持清澈. 管理,维护方便. 运行成本低 缺点: 初期投资较大
臭氧发生桶(关键元件) 控制及电气元件：好的臭氧发生器一般采用PLC控制，具有远程控制，短路保护，冷
却水保护，变压器过温保护，机柜开关保护，和各项连锁功能．
臭氧与水混合方法及比较
鼓泡法： 大型水处理用鼓泡池，小型水处理则常用鼓泡塔，它要求鼓泡器有小(几个微 米到几十微米孔径)的孔径以增加臭氧的比表面积，而且要求孔径布气均匀，
水射器 (文丘里管)是利用高速水流在变径管道中流动造成的负压区吸入臭氧气，并形成湍 流起到混合效果. 而在文丘里管后设置固定螺旋混合器则可进一步起搅拌水、气作用，在较长的距离 内保持湍流状态以加强吸收。 这种装置由于混合时间很短，所以在其输出管道后常常还需加设贮水罐，以增加水
气接触时间，并使水流速降低以使尾气析出。
低浓度臭氧在水中溶解度
低浓度臭氧在水中的溶解度(mg/L)
气体质量百分 比含量% 1 1.5 2 3
温度 0 8.31 12.47 16.64 24.92 5 7.39 11.09 15.79 22.18 10 6.5 9.75 13 19.5 15 5.6 8.4 11.19 16.79 20 4.29 6.43 8.57 12.86 25 3.53 5.09 7.05 10.58 30 2.7 4.04 5.39 8.09
臭氧应用技术
林万晌
臭氧基本特性
在自然条件下,他是淡蓝色气体,但在常温下,并不明显 在标准压力和常温下,它的溶解度是氧气的13倍 比空气重,是空气的1.658倍
具有强氧化性
在正常情况下,臭氧不稳定,容易分解为氧气 臭氧分子是逆磁性,容易结合一个电子成为负离子分子 臭氧在空气中半衰期为20-50min,随温度和湿度的升高而加快 臭氧在水中的半衰期约为35min,随水质和水温不同而有异 臭氧在冰中稳定,半衰期达2000年.
较高,通常需要达到12.5%浓度.
臭氧也可用在半导体清洗领域，用来去除晶圆表面的有机物和 颗粒物
臭氧发生器组成

气源:O2(>85%)/空气 选用O2作为气源比起空气来能产生更高浓度的臭氧,功耗也越少．选用空气作为气源， 不但产生臭氧浓度低，功耗，并容易产生氮化物．


放电电源：工频(50-60Hz);中频(400-1000Hz);高频(>1000Hz)
臭氧在水产养殖业应用
特点:
应用臭氧可降解水中的有机物、氨氮、亚硝酸盐等物质，
并杀灭水中的致病菌和浮游
生物。大大提高鱼、虾、贝类育苗和养殖的成活率。 明显提高饲料的转化率，促进生长，提高产量。 避免水质污染，如赤潮、工业废水、生活污水等。 避免因周边养殖池的污染、病毒而造成的交叉感染。 避免水质恶化和池底污染。 降低消耗，降低生产成本。
构复杂成本高，动力消耗大，维修复杂，在它的管路后而也需设置贮水罐。
臭氧浓度测试
碘量法
过去最经典的测量方法，用臭氧化气使碘化钾溶液中的碘游离出来而显色， 然后用硫代硫酸钠滴定还原至无色，以消耗的硫代硫酸钠数量计算臭氧浓度。 此法显色直观，设备便宜，但要用各种药品、洗瓶、量筒、天平、滴定管等 化学试验设备，使用不方便，且易受其它氧化剂(如N0、CL等)干扰，I比法目 前仍为我国的标准测量方法
紫外吸收法
利用臭氧对波长入=254nm紫外光的最大吸收值，使紫外光在臭氧气氛中衰 减，再经光电元件、电子电路(比较电路，数据处理，数模转换)得到数据输出， 此方法精确，可连续在线量测。己被美国等工业先进国家选为标准方法，但 该仪器价格较贵，一般作为检测单位与生产、科研单位使用。
电化学法
利用水中臭氧在电活化表面产生的电化学还原作用，电化回路中电流变化曲 线与溶液中臭氧浓度成正比，这种仪器具有数据输出功能，可在线测量而且 能实现对臭氧发生器的闭环反馈控制，价格比紫外法便宜，体积也较小。目 前在大型水处理工程中应用。
反应罐容积(m3)=循环水流量(m3/h)×旁流水百分比(%)×反应时间(h)。
臭氧在工业循环冷却水中的应用
循环冷却水在使用之后，水中的Ca2+、Mg2+、Cl-等离子，溶解固体和悬浮物相应增加，空气 中污染物如灰尘、杂物、可溶性气体以及换热器物料泄露等，均可进入循环冷却水，所有这些都 容易造成管路腐蚀，结垢，甚至产生细菌并形成生物膜 臭氧在循环冷却水中的作用
净化水质的效果.
国际瓶装水协会（IBWA）建议采用臭氧处理。
工艺流程
矿泉水工艺流程图
纯净水工艺流程图
臭氧消毒系统参数选择
消毒系统设计参数的选择
国外经验饮用水CT值为1.6(0.4mg/L*4min);我国瓶装水行业推荐灌装时瓶内水臭氧 浓度0.3mg/L ,臭氧投加量一般为1-2mg/L. 主要设备的选择 a．臭氧发生器 臭氧发生器的产量应根据设计流量及臭氧投加量来确定。 W = 0.001×Q×P
臭氧在水中溶解度
臭氧和其他气体一样，在水中的溶解度符合亨利定律，即在一定温度下，任何气 体溶解于已知液体中的质量，将与该气体作用在液体上的分压成正比，而亨利常 数的大小只是温度的函数，与浓度无关。 C=K H P (1-1) 式中 C －臭氧在水中的溶解度， mg/L ； P －臭氧化空气中臭氧的分压， kPa ； (质量比*空气压力) K H －亨利常数， mg/ （ L· kPa ）。
臭氧的分解
臭氧的化学性质极不稳定，在空气和水中都会慢慢分解成氧气，其反应式为： 2O3 →3O2 ＋ 285kJ 臭氧在空气中和水中都很容易分解,一般在空气中20-50分钟可分解完,在水中分解会 比空气中快,如下图所示:
臭氧氧化性
与无机物的氧化反应
臭氧与亚铁的反应 臭氧与 Mn2+ 的反应
臭氧发生器压力水 滤桶 泄水管
游泳池来水 游泳池
换热器
循环泵
游泳池臭氧处理系统设计
游泳池CT值:1.6(欧洲和加拿大国家标准) CT=C(臭氧浓度)*T(时间)(0.4mg/L*4min)—推荐
臭氧发生器选择:
臭氧发生器产量(g/h)=循环水流量(m3/h)×臭氧投加浓度(g/m3)。 反应罐
臭氧与硫化物的反应
臭氧与硫氰化物的反应 臭氧与氰化物的反应 臭氧与氯的反应
与无机物的氧化反应
臭氧与烯烃类化合物的反应 臭氧和芳香族化合物的反应
对核蛋白（氨基酸）系的反应
对有机氨的氧化
臭氧的毒性和腐蚀性
臭氧属于有害气体，臭氧在空气中浓度的允许值定为:
4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm)8h;(美国和IOA标准)