[发明专利]管道式臭氧水处理装置

说明书

一种水处理装置，用于水质净化，特别是涉及湍流变压传质法。

水消毒一直沿用巨毒的氯。“最近已查明，氯化可以在水中形成致癌的氯化物”(“臭氧消毒”建筑工业出版社83·7)。氯化水杀菌并不彻底，灭活灰质炎病毒几乎无效，故为生水不宜直接饮用。而煮沸后，据大阪市供水局测定，致癌物增加三倍。氯消毒污水的水质更差，残留水中的高氯化物难于降解，“对水生物有毒”。七十年代，人们改变了观念，“氯消毒不是有效的、在生态上是安全的技术……氯化的益处抵消不了它对环境和卫生的损害”(国际臭氧学会第三次国际会议论文集)。一些发达国家开始限制、处理水中余氯并以臭氧O₃代氯改善水质。

以强氧化著称的O₃溶于水，不但高效广谱杀菌，还可以去除水中重金属离子、脱色、除味，化解通常难以处理的杂质，总溶解固体几乎不增加，便于多次回用。O₃是一种难得的深度净化剂。更为优异的是，暂态物O₃的半衰期约为二十分钟，较快自然分解还原，没有发现任何有害残留物，从而实现绿色化。远在1906年，法国尼斯给水厂即用O₃消毒。当前国外已有三干多个以O₃代Cl₂消毒的大水厂，源源供出优质饮用水。净化污水的O₃水处理装置，也相继投诸应用。O₃水处理的前提是O₃溶于水。在常温常压的曝气条件下，气溶于水缓慢。例如在水深30.48cm、初始溶解氧浓度为3mg/L时，增溶1mg/LO₂需12天。气水混合的大量探索，诸如喷淋、搅拌、超声、射流，流化床以及紫外线激活等研究试验，难以列数。获得突破的是扩散法—空压机加压微孔射流的托里塞利(Torricelli)接触器。后经改进的LMTOC型接触器，喷气孔径5μm，产生φ0.25cm气泡，气液比1∶7，据称获得饱和的O₃传质。用于污水处理，生化需氧量和总悬浮物降低98％，去除98％的磷酸盐、96％的色度浊度、90％的化学需氧量、87％的总有机炭，总溶解固体未见增加。这些优异的生态指标，是Cl₂难以伦比的。O₃的投加量(表一)与接触时间都低于Cl₂。

然而，扩散法也存在某些历史性弊病，尤其是传质效率尚待大幅度提高。

气液混合系气相O₃溶于水并在水中弥散，以使“全部水尽可能快地与O₃接触”。按享利定律，溶于水中气体的浓度C＝KP—式1。在常温常压下，系数K为常量，按式1，唯有增加分压P才能增加浓度C现代臭氧机即使以O₃为原料，产出O₃的最高浓度为6％，O₃的分压P难于再提高。