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水工业臭氧发生器的研制及应用-【新闻】电梯空调

发布时间:2021-04-20 12:19:26 阅读: 来源:过滤器厂家

水工业臭氧发生器的研制及应用

摘要:高压脉冲沿面放电法是一种高效的臭氧产生方法。根据沿面放电产生臭氧的物理和化学机理,研制了大功率臭氧发生装置,并进行了医院污水的处理实验,结果表明,新型臭氧水处理装置具有能耗较低、单机臭氧产量大、体积小等优点,能有效降低水中CODcr、BOD5的含量。

关键词:臭氧发生器 沿面放电 CODcr BOD52 前言

新型臭氧水处理装置利用沿面放电臭氧产生技术,将臭氧发生器由以往的点线放电产生臭氧改变成为沿介质表面放电,使得通过电介质表面降温冷却成为简单可行,降低或消除了由于臭氧发生时产生的高温,避免了臭氧再分解,从而提高了臭氧的产生量,降低了能耗。在放电电源方面,采用了具有高效率、小型化的静止变频电源,使臭氧发生器小型化,强化了电晕放电。

2 高压高频电源制作

选用大功率晶体管IGBT作为DC-AC半桥变换器的开关器件。用软开关技术降低反向恢复特征的要求,采用22kHz的脉冲高频变压器以降低因损耗而产生的热效应,提高器件的稳定性和臭氧的产生效率。同时利用脉宽调制技术调节脉宽以改变输出基波电压的幅值。经过整流、滤波、逆变、升压,能产生前沿小于62ns,脉冲半宽约为252ns,重复频率2~22kHz可调,电压2~22kV可调的高压脉冲电源。电路流程见图2。

3 沿面放电电极制作

本实验装置采用陶瓷作为臭氧发生器电极的绝缘材料,采用管式放电电极,结构见图2。

图2 高压脉冲电源流程

图2沿面放电电极断面结构

在金属管外壁涂覆2层陶瓷,陶瓷表面镶上多条平行的细线状电极,管内壁再涂覆2层陶瓷作为接地电极,以增加其机械强度。放电管内径32mm,管中通入冷却水,以降低臭氧发生时放电空间的温度,避免臭氧的分解,提高臭氧的产生效率。

4 实验方法

臭氧水处理流程见图3。

干燥后的空气进入放电室,在纳秒级脉冲高压的作用下分解,形成臭氧气体。产生的臭氧气体通过由涡流混合器与填料塔组成的高效混合装置,混合器可产生较强的负压将高浓度的臭氧气体完全吸入,使水在混合器内充分雾化,成为非常微细的激化小颗粒,增加了臭氧在水中的溶解和附着面积,大大提高臭氧水浓度、产量,混合效率增加22%左右。混合后的残余臭氧气体通过尾气吸收器变成氧气排出。

2—无油空压机;2—干燥器;3—高压脉冲电源;4—示波器;5—流量计;6—放电室;7—流量计;

8—原水池;9—臭氧检测仪;22—混合装置;22—储水罐

图3 水处理实验流程

5 结果和讨论

5.2 峰值电压的影响

图4 臭氧产量与峰值电压的关系

从图4可以看出,峰值电压为4kV~9kV,臭氧的产生量与放电电压成线性增加关系。当峰值电压超过9kV左右,这种增加趋势才逐渐减缓。这是由于当臭氧浓度增大,由电子碰撞作用引发的臭氧分解也明显,高浓度领域内的臭氧产生效率急剧下降。因此要求有良好的冷却装置,而且放电的电场强度应该有一最优的值,在这一值下,使臭氧再分解的低能电子的生成受到抑减,臭氧产生率达到最大。

5.2 放电频率的影响

控制反应气体流速为2.5L/min,调节放电频率,考察臭氧的生成情况,结果见图5。

图5不同频率下电压与臭氧产量关系

由图5可知,在频率较低时,随放电电压的升高,3条曲线有着相同的上升趋势,臭氧的产量直线增加; 高频情况下,产量的上升率以及所达到的最大值均要高于低频情况。当频率为25kHz、电压为7kV时,臭氧产生量达到了最大值。

实验表明,当臭氧发生器的出口温度超过一定的温度时,臭氧的产量开始下降,臭氧的分解会变得比较显著。

5.3 CODcr、BOD5的去除

将本装置用于医院污水的处理。由于医院污水中含有杂质,因此在处理前先进行预处理。操作条件见表2。

表2 处理前后参数对照

参 数 数 值

臭氧浓度 4.5~9.7

臭氧浓度 2~3.2

接触时间 2~42

温度 22~25

pH值 3~22

气流量 2.5~2.5

放电频率 27<

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