臭氧发生器及其臭氧制取和浓度控制方法与流程

本发明涉及水处理的臭氧制备技术领域，具体涉及臭氧发生器及其臭氧制取和浓度控制方法。

背景技术：

臭氧是世界公认的广谱高效杀菌消毒剂。采用空气源或氧气源为原料、利用高频高压放电能产生臭氧。臭氧的化学性质特别活泼，是一种强氧化剂，在一定浓度下可迅速死灭水中的有机生物。而且臭氧无任何有害残留，不会形成二次污染，被誉为“最清洁的氧化剂和消毒剂”。

在臭氧制取的过程中当空气作为气源时，由于空气中的氧气含量有限，作为发生气时产生臭氧的浓度有限。而利用气氧作为气源时，虽然氧气浓度提高了，但是需要较大的气氧储罐。采用高压放电进行制取臭氧时，各设备和正负电极会产生较高的温度，而臭氧在高温情况下，自分解能力极强，从而影响了臭氧的产量，所以需要对设备进行降温。降温的手段一般为水冷，但是传统的冷却结构，具有占地面积大，冷却结构较为复杂等缺点，而且整体结构的紧凑性较差。

由于不同的污水处理场合对于臭氧的需求量不同，为了节约能源所以需要对产出的臭氧进行实时控制。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中所存在的臭氧发生器整体不紧凑造成的体积较大、气体输入需要较大的储器装置及发生装置、臭氧浓度调节不方便等缺点，提供了臭氧发生器及其臭氧制取和浓度控制方法。

为了解决上述的技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

本发明提供了一种臭氧发生器，包括安装室，安装室内设有环形的高压电极板，高压电极板的外侧面有向其内部凹陷的凹腔，凹腔的数量为6个，高压电极板的侧面形成波形板，高压电极板的内侧套有环形的低压电极板，低压电极板接地；低压电极板横截面的形状与高压电极板相同，低压电极板的外边面设置有作为介电质的中空玻璃管，高压电极板的内侧面与中空玻璃管的外侧面之间的空间为气路通道，气路通道内侧壁之间的距离为0.5mm～0.8mm之间；凹腔内设有冷却水管一，冷却水管一配合嵌在凹腔的内，冷却水管一和高压电极板组成完整的圆柱形；低压电极板内侧设有冷却水管二，冷却水管二嵌在低压电极板的内侧，与低压电极板内侧面的距离为2mm～3mm；还包括液氧贮槽，液氧贮槽通过液氧管道连接到水浴式汽化器，冷却水通过管道连接到水浴式汽化器，换热后的冷却水进入臭氧发生器对其进行冷却；进入臭氧发生器的冷却水进入冷却水管一和冷却水管二，冷却后从冷却水管一和冷却水管二的出水口流出，冷却水管一和冷却水管二的进水口连通，冷却水管一和冷却水管二的出水口连通；水浴式汽化器设置在安装室外侧的顶端，冷却水管一和冷却水管二上均设有压力传感器、温度传感器、电动节流阀一，液氧管道上设有电动节流阀二，气路通道包括进气口和出气口，进气口与氧气管道连通，出气口设有电动节流阀三和臭氧浓度检测器一；还包括控制器，控制器与压力传感器、温度传感器、电动节流阀一、电动节流阀二、电动节流阀三和臭氧浓度检测器一电连接，温度传感器、压力传感器和臭氧浓度检测器一将接收的信号传输给控制器，控制器根据接收的信号对电动节流阀一、电动节流阀二和电动节流阀的开度进行调节。

作为优选，还包括电源，控制器设置在安装室的侧壁上，电源电连接有分压器和高压变压器，高压变压器与高压电极板电连接，分压器能够对电压进行实时测量，配合变压器工作。

作为优选，还包括进水管和出水管；进水管呈环形设置在安装室的上端面上；进水管的进水口与水浴式汽化器相连，冷却水管一和冷却水管二的进水口连接在进水管的出水口；冷却水管一和冷却水管二的出水口穿过安装室的上端面，连接在出水管的的进水口；冷却水管一的数量和凹腔的数量相同，进水管的外侧包裹有保温棉层。

作为优选，高压电极板的内侧面涂覆有防氧化层，安装室内设有散热窗口和风冷冷却器，风冷冷却器与控制器电连接。安装室的外壁设置有臭氧泄露报警装置，臭氧泄露报警装置包括有用于检测安装室周围臭氧浓度的臭氧浓度检测器二，臭氧浓度检测器二与控制器电连接。当检测到的臭氧浓度较高时，臭氧浓度检测器二将信号传输到控制器，控制器停止臭氧发生器产生臭氧；停止对空气的污染并对设备及时检修。

一种臭氧浓度调节控制方法，使用上述的臭氧发生器，制取臭氧和调节其浓度包括以下步骤：

第一步、液氧从液氧贮槽进入与水浴式汽化器换热后进入臭氧发生器的进气口作为发生气；

第二步、高压电极板和低压电极板之间产生电晕现象使氧气生成臭氧；

第三步、通过调节电动节流阀来调节液氧单位时间的投入量对单位时间输送到臭氧发生器的氧气量进行调节；

第四步、调节高压变压器和分压器从而对臭氧发生器输出电压的大小进行调节，从而调节臭氧产生的的速率。

采用以上技术手段，本发明具有以下有益效果：

本发明采用采用液氧贮槽提供液氧的形式对臭氧发生器提供纯氧，而且液氧由于温度低而且氧气为液态，需要复热进入臭氧发生器，冷却水又恰好需要较低的温度来获得更好的降温效果。所以利用液氧与冷却水之间进行换热，大大提高了冷却水冷却电极板及设备的效果，同时节约了能源。而且液氧贮槽占用空间小，复热后的气氧充足，且气氧纯净，能够提高高压电击时臭氧的产量。同时高压电极板为波形环形板，波形板相对于圆环形板，具有更大的表面积，所以具有更大的散热面积。同时冷却水管设置在波形板的凹槽内，且配合嵌在波形板的凹槽内，从而使冷却水管和波形板整体构成圆柱形，所以结构更加紧凑。同时从外部冷却电极板不会对电极板造成伤害，若冷却水从电极板内穿过，会产生水垢，从而影响放电效率。而且冷却水管穿过顶层设置，便于安装和检查。为了能够对臭氧的浓度进行实时控制，采用多种方法对臭氧的浓度进行控制，最直接有效的便是，减少氧气的注入量，从而降低产氧的浓度；当长时间对臭氧需求较低时，通过对分压器进行调节，使输出电压降低，从而使产出的臭氧量降低。同时波形板提供了较大的气路通道，使气路通道内具有一定的储氧量。当检测到的臭氧浓度较高时，臭氧浓度检测器二将信号传输到控制器，控制器停止臭氧发生器产生臭氧；停止对空气的污染并对设备及时检修。提高设备的安全性。

附图说明

图1是本装置的整体结构示意图；

图2是图1的右图；

图3是2的去除安装室的剖视图；

图4是本发明生产臭氧的流程图；

图5是本发明臭氧发生器的控制图；

图6是本发明污水处理水泵的结构示意图；

图7是第二控制器的控制流程图；

图8是过滤网的网面结构示意图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—安装室、2一高压电极板、21一凹腔、3一低压电极板、4一中空玻璃管、5一气路通道、6一冷却水管一、7一冷却水管二、8一液氧贮槽、9一水浴式汽化器、100一压力传感器、101一温度传感器、102一电动节流阀一、103一电动节流阀二、104一电动节流阀三、105一臭氧浓度检测器一、106一控制器、51一进气口、52一出气口、11一电源、12一分压器、13一高压变压器、14一进水管、15一出水管、16一散热窗口、17一导向板、18一防氧化层、19一液氧管道、107一风冷冷却器、108一臭氧浓度检测器二。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1至图5所示，一种臭氧发生器，包括安装室1，安装室1内设有环形的高压电极板2，高压电极板2的外侧面有向其内部凹陷的凹腔21，凹腔21的数量为6个，高压电极板2的侧面形成波形板，高压电极板2的内侧套有环形的低压电极板3，低压电极板3接地；低压电极板3横截面的形状与高压电极板2相同，低压电极板3的外边面设置有作为介电质的中空玻璃管4，高压电极板2的内侧面与中空玻璃管4的外侧面之间的空间为气路通道5，气路通道5内侧壁之间的距离为0.5mm～0.8mm之间；凹腔21内设有冷却水管一6，冷却水管一6配合嵌在凹腔21的内，冷却水管一6和高压电极板2组成完整的圆柱形；低压电极板3内侧设有冷却水管二7，冷却水管二7嵌在低压电极板3的内侧，与低压电极板3内侧面的距离为2mm～3mm；还包括液氧贮槽8，液氧贮槽8通过液氧管道19连接到水浴式汽化器9，冷却水通过管道连接到水浴式汽化器9，换热后的冷却水进入臭氧发生器对其进行冷却；进入臭氧发生器的冷却水进入冷却水管一6和冷却水管二7，冷却后从冷却水管一6和冷却水管二7的出水口流出，冷却水管一6和冷却水管二7的进水口连通，冷却水管一6和冷却水管二7的出水口连通；水浴式汽化器9设置在安装室1外侧的顶端，冷却水管一6和冷却水管二7上均设有压力传感器100、温度传感器101、电动节流阀一102，液氧管道19上设有电动节流阀二103，气路通道5包括进气口51和出气口52，进气口51与氧气管道连通，出气口52设有电动节流阀三104和臭氧浓度检测器一105；还包括控制器106，控制器106与压力传感器100、温度传感器101、电动节流阀一102、电动节流阀二103、电动节流阀三104和臭氧浓度检测器一105电连接，温度传感器101、压力传感器100和臭氧浓度检测器一105将接收的信号传输给控制器106，控制器106根据接收的信号对电动节流阀一102、电动节流阀二103和电动节流阀的开度进行调节。

还包括电源11，控制器106设置在安装室1的侧壁上，电源11电连接有分压器12和高压变压器13，高压变压器13与高压电极板2电连接，分压器12内设有可变电阻。还包括进水管14和出水管15；进水管14呈环形设置在安装室1的上端面上；进水管14的进水口与水浴式汽化器9相连，冷却水管一6和冷却水管二7的进水口连接在进水管14的出水口；冷却水管一6和冷却水管二7的出水口穿过安装室1的上端面，连接在出水管15的的进水口；冷却水管一6的数量和凹腔21的数量相同，进水管14的外侧包裹有保温棉层。安装室1的侧面设置有散热窗口16和风冷却器100；风冷却器107和控制器106电连接。高压电极板2的内侧面涂覆有防氧化层18；安装室1的外壁设置有臭氧泄露报警装置，臭氧泄露报警装置包括有用于检测安装室1周围臭氧浓度的臭氧浓度检测器二108，臭氧浓度检测器二108与控制器106电连接。

本发明的工作原理为液氧贮槽8内的液氧进入水浴式汽化器9与冷却水进行换热，对循环冷却水进行降温，同时氧气复热后送入气路通道5通过高压电极板2和低压电极板3之间产生的电晕现象使氧气产生臭氧，产出的臭氧从出气口52排出。

如图5所示，控制器106通过臭氧浓度检测器一105对出气口52处的浓度进行实施监测，当短时间内臭氧的需求降低时，调节电动节流阀二103使液氧的注入量降低，从而降低液氧的产量，使臭氧的产出量符合要求。当长时间内臭氧的需求均处在较低水平时，调节分压器12，从而使输出到高压电极板2的电压降低，降低臭氧产出量的同时，节约了电能和液氧的注入量。当臭氧需求量较高时，控制器106调节电动节流阀一102和电动节流阀二103，使液氧注入量增加和使臭氧排出速率加快。同时温度传感器101对冷却水的温度进行实时监控，当温度较高时，控制器106调节电动调节阀104的开度，从而控制冷却水的循环速度，同时温度传感器101当接收的温度过高时，控制器106控制风冷却器100的功率提高散热效果。而且通过对电动节流阀一102、电动节流阀二103和调节电动调节阀104的调节能够保证水浴式汽化器9内部的热平衡。

同时防氧化层18能够防止高压电极板2被氧化，提高其工作寿命。

当臭氧浓度检测器二108检测到安装室1周围的臭氧浓度，当检测到的臭氧浓度较高时，臭氧浓度检测器二108将信号传输到控制器106，控制器106停止臭氧发生器产生臭氧；停止对空气的污染并对设备及时检修。

实施例2

本实施例提供了一种臭氧浓度调节控制方法，使用实施例1所述的臭氧发生器，制取臭氧和调节其浓度包括以下步骤：

第一步、液氧从液氧贮槽8进入与水浴式汽化器9换热后进入臭氧发生器的进气口51作为发生气；

第二步、高压电极板2和低压电极板3之间产生电晕现象使氧气生成臭氧；

第三步、通过调节电动节流阀102来调节液氧单位时间的投入量对单位时间输送到臭氧发生器的氧气量进行调节；

第四步、调节高压变压器13和分压器12从而对臭氧发生器输出电压的大小进行调节，从而调节臭氧产生的的速率。

利用液氧作为气源不仅能提供可靠稳定的氧气，同时氧气的纯度高，产生的臭氧量高。同时能够利用液氧对冷却水进行进一步降温，从而使冷却效果更好，同时节约能量。

实施例3

如图6至8所示，一种污水处理系统包括实施例1所述的臭氧发生器，臭氧发生器的出气口52伸入污水池。污水池包括一种用于污水处理的水泵及其组件，包括两个水泵本体，分别为水泵一200和水泵二201，水泵一200和水泵二201分别对应与电机一202和电机二2034相连，水泵一200连接有出水管208，出水管208的进水端设置有底阀，底阀包括底端的过滤网204和止回阀206，止回阀206和过滤网204之间设置有第一管道206，第一管道206旁通有第一管道207；水泵二201的一端连有出水管208，出水管208的出水口与第一管道207相连；过滤网204的外部边缘设置有压力传感器211。本装置还包括第二控制器212，出水管208上设置有电磁阀一213，出水管208上设置有电磁阀二214，第二控制器212与压力传感器211、电磁阀一213、电磁阀二214、电机一202和电机二2034之间电连接；第二控制器212根据压力传感器211所传输的信号对电磁阀一213、电磁阀二214、电机一202和电机二2034的动作进行控制。采用两个水泵，水泵一200进行污水运输，水泵二201进行反冲洗，从而提高设备的使用寿命以及安全性，以此来解决水泵一200出现堵住对设备造成伤害的情况。而且当水泵一200长时间进行污水运输时，过滤网204外侧处出现污物堆积，从而对污水运输的阻力增大，使设备的耗能增高，同时会对过滤器的过滤效率造成影响，水泵二201反冲洗能够使过滤器5恢复过滤效率。

所述的电机一202和电机二2034为伺服电机；出水管208的直径大于第一管道207的直径；过滤网204整体外形为外凸型，过滤网204的网面215为波形网面；第一管道207和第一管道206为一体成型的金属管。

本发明的工作过程如下，将水泵一200的出水管208相连的止回阀206和过滤网204设置在污水中，水泵二201的进水管二216设置在清水中；然后关闭电磁阀二214，开启电磁阀一213使水泵一200在电机一202的带动下能够实现排污水的动作。当过滤网204出现紧急堵塞或者随着时间的累积过滤网204的过滤效果变差时，过滤网204的进水能力变差，则过滤网204外围的水压降低，压力传感器211感受到压力降低到一定值时，第二控制器212控制电子阀一14和电机一202关闭，电磁阀二214和电机二2034启动，从而能够将清水注入过滤网204的内侧，对过滤网204进行反冲洗，冲掉过滤网204上的污物，从而使过滤网204恢复过滤功能。冲洗完成后，第二控制器212关闭水泵二201和电磁阀二214，开启水泵一200和电磁阀一213，恢复正常排污水功能。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。