循環(huán)水處理設(shè)備中的臭氧發(fā)生器主要通過高壓放電式、紫外線照射式或電解式等方法來產(chǎn)生臭氧，其中高壓放電式最為常用。
-
高壓放電式
利用一定頻率的高壓電流制造高壓電暈電場(chǎng)，當(dāng)空氣或氧氣通過這個(gè)電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)內(nèi)或電場(chǎng)周圍的氧分子會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，氧分子被分解并重新組合生成臭氧（O?）。具體來說，在發(fā)生器的放電間隙中，高能量的電子撞擊氧分子，使其變成活性氧原子，這些活性氧原子再與其他氧分子結(jié)合就形成了臭氧。按照高壓電頻率，可分為工頻（50 - 60Hz）、中頻（400 - 1000Hz）和高頻（>1000Hz）三種類型，目前中頻和高頻發(fā)生器因具有體積小、功耗低、臭氧產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用更為廣泛。根據(jù)所使用的氣體原料不同，又可分為氧氣型和空氣型，氧氣型以高純度氧氣為氣源，產(chǎn)生的臭氧濃度相對(duì)更高，常用于對(duì)水質(zhì)要求較高、處理規(guī)模較大的循環(huán)水系統(tǒng)；空氣型則以經(jīng)過過濾、干燥處理后的潔凈空氣為氣源，成本相對(duì)較低，但臭氧產(chǎn)量和濃度也會(huì)稍低一些。
-
紫外線照射式
運(yùn)用特定波長(zhǎng)（通常為 185nm 左右）的紫外線照射氧分子，促使氧分子分解產(chǎn)生臭氧。不過，這種方式的紫外線燈管體積較大，且臭氧產(chǎn)量較低、使用壽命有限，所以在循環(huán)水處理領(lǐng)域應(yīng)用相對(duì)較少，一般多應(yīng)用于一些小型、對(duì)臭氧產(chǎn)量需求不高的設(shè)備中，比如小型水族箱循環(huán)水系統(tǒng)等。
-
電解式
通過電解純凈水產(chǎn)生臭氧，能制取高濃度的臭氧水，其制造成本較低，使用和維修相對(duì)簡(jiǎn)單。但它存在臭氧產(chǎn)量小、電極使用壽命短以及臭氧不容易收集等缺點(diǎn)，主要適用于對(duì)臭氧產(chǎn)量要求不大、處理水量較小的特定循環(huán)水場(chǎng)景，比如小型的實(shí)驗(yàn)室循環(huán)水裝置等。
-
臭氧發(fā)生單元
-
電極：是產(chǎn)生臭氧的關(guān)鍵部件之一，包括內(nèi)電極和外電極，在高壓放電式臭氧發(fā)生器中，它們之間形成放電間隙，高壓電通過電極施加到這個(gè)間隙中，促使氧分子發(fā)生反應(yīng)生成臭氧。電極材料通常選用具有良好導(dǎo)電性和耐腐蝕性的金屬，如不銹鋼等。
-
介電材料：放置在電極之間，起到隔離和穩(wěn)定電場(chǎng)的作用，防止電極之間直接短路，同時(shí)有助于提高臭氧產(chǎn)生效率。常見的介電材料有石英管、陶瓷板、搪瓷管等，不同的介電材料在介電常數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫性能等方面各有特點(diǎn)，例如石英管具有較高的介電強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠承受較高的電壓和溫度，在許多大型臭氧發(fā)生器中廣泛應(yīng)用。
-
放電室：為臭氧的產(chǎn)生提供一個(gè)相對(duì)封閉的空間環(huán)境，確保氧分子在特定的電場(chǎng)條件下能夠高效地轉(zhuǎn)化為臭氧。放電室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)影響臭氧的產(chǎn)量和濃度，常見的有管式放電室和板式放電室，管式放電室電極和介電材料呈管狀排列，結(jié)構(gòu)緊湊、臭氧產(chǎn)生效率高，適用于中大型臭氧發(fā)生器；板式放電室則電極和介電材料呈平板狀排列，多用于小型臭氧發(fā)生器。
-
氣源系統(tǒng)
-
空氣源組件（針對(duì)空氣型臭氧發(fā)生器）：主要由空氣壓縮機(jī)、空氣過濾器、干燥器等組成。空氣壓縮機(jī)負(fù)責(zé)將外界空氣吸入并進(jìn)行壓縮，以提供足夠的空氣流量進(jìn)入臭氧發(fā)生器；空氣過濾器用于去除空氣中的灰塵、雜質(zhì)等顆粒物，避免這些雜質(zhì)進(jìn)入發(fā)生器影響臭氧產(chǎn)生和設(shè)備正常運(yùn)行；干燥器則是為了降低空氣濕度，因?yàn)樗诌^多會(huì)降低臭氧產(chǎn)生效率，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備故障，經(jīng)過干燥、潔凈處理后的空氣才能作為氣源用于生成臭氧。
-
氧氣源組件（針對(duì)氧氣型臭氧發(fā)生器）：可以配備氧氣瓶、制氧機(jī)或者液氧儲(chǔ)罐等作為氧氣供應(yīng)來源，同時(shí)搭配減壓裝置、氣體流量調(diào)節(jié)閥等部件。氧氣瓶可直接提供高純度氧氣；制氧機(jī)通過空氣分離等技術(shù)制取氧氣，能夠持續(xù)穩(wěn)定地為發(fā)生器提供氧氣；液氧儲(chǔ)罐儲(chǔ)存量較大，適合大型循環(huán)水處理系統(tǒng)，但需要相應(yīng)的氣化和減壓設(shè)備將液氧轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氧，并調(diào)節(jié)到合適的壓力輸送給臭氧發(fā)生器。氣體流量調(diào)節(jié)閥能精確控制進(jìn)入臭氧發(fā)生單元的氧氣流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)臭氧的產(chǎn)量，以滿足循環(huán)水處理不同階段和不同水質(zhì)狀況下的需求。
-
冷卻系統(tǒng)
由于臭氧發(fā)生器在工作過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，若熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備溫度過高，影響臭氧產(chǎn)生效率，甚至損壞設(shè)備部件。冷卻系統(tǒng)常見有水冷型和風(fēng)冷型兩種。水冷型冷卻效果好，通過循環(huán)冷卻水帶走設(shè)備產(chǎn)生的熱量，工作穩(wěn)定，臭氧無衰減，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，成本稍高，需要配套的冷卻塔、水泵、冷卻水管路等設(shè)施；風(fēng)冷型則是利用風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣流動(dòng)來冷卻設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但冷卻效果相對(duì)有限，臭氧產(chǎn)量可能會(huì)隨著設(shè)備溫度升高而有所衰減，一般適用于臭氧產(chǎn)量較小的中低檔臭氧發(fā)生器或小型循環(huán)水系統(tǒng)。
-
控制系統(tǒng)
-
參數(shù)調(diào)節(jié)模塊：操作人員可通過該模塊設(shè)定臭氧發(fā)生器的關(guān)鍵參數(shù)，如臭氧產(chǎn)量、運(yùn)行時(shí)間、啟?？刂频?，還能根據(jù)循環(huán)水的流量、水質(zhì)變化情況等靈活調(diào)整這些參數(shù)。例如，在循環(huán)水水質(zhì)較差、污染物含量較高時(shí)，可以適當(dāng)提高臭氧產(chǎn)量，增加消毒和凈化的強(qiáng)度；而在水質(zhì)穩(wěn)定良好的情況下，則可以降低產(chǎn)量，節(jié)約能源和運(yùn)行成本。
-
監(jiān)測(cè)與報(bào)警功能：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)臭氧發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)，包括設(shè)備溫度、壓力、臭氧濃度、氣源流量等關(guān)鍵參數(shù)，一旦某個(gè)參數(shù)超出正常設(shè)定范圍，系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，同時(shí)還可能自動(dòng)執(zhí)行一些保護(hù)操作，如當(dāng)溫度過高時(shí)自動(dòng)停止設(shè)備運(yùn)行，防止設(shè)備損壞，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
-
氣液混合裝置（用于將臭氧融入循環(huán)水）
-
曝氣裝置：通過在循環(huán)水的水池或水箱底部等位置安裝曝氣頭、布?xì)獍宓炔考?，將臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧氣體以微小氣泡的形式分散到水中，增大臭氧與水的接觸面積，使臭氧能夠更好地溶解在水中，實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)水的消毒、殺菌、氧化有機(jī)物等處理。這種方式簡(jiǎn)單易行，成本較低，但氣液混合效果相對(duì)一般，可能需要較長(zhǎng)的接觸時(shí)間和較多的曝氣點(diǎn)來保證較好的混合效果，常用于小型或?qū)λ|(zhì)要求不是特別高的循環(huán)水系統(tǒng)。
-
文丘里射流混合器：利用文丘里管的原理，當(dāng)循環(huán)水高速流過文丘里管的喉部時(shí)，此處形成低壓區(qū)，將臭氧氣體吸入并與水在高速流動(dòng)且壓力變化的大環(huán)境下充分混合，混合效率較高，能在較短時(shí)間內(nèi)使臭氧較好地溶解到水中，但對(duì)水流速度和壓力有一定要求，設(shè)備安裝和調(diào)試相對(duì)復(fù)雜一些，在許多中大型循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)用較多。
-
氣液混合泵：把臭氧氣體引入到泵的吸入端，借助泵葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)臭氧和水進(jìn)行加壓混合，使臭氧在水中的溶解度大大提高，并且可以直接將混合好的臭氧水輸送到循環(huán)水系統(tǒng)的相應(yīng)部位，操作相對(duì)簡(jiǎn)便，但氣液混合泵的流量和揚(yáng)程有一定限制，適用于處理水量適中的循環(huán)水系統(tǒng)。
-
殺菌消毒
循環(huán)水中往往容易滋生細(xì)菌、病毒、真菌、藻類等各種微生物，臭氧憑借其強(qiáng)大的氧化性，能夠迅速破壞這些微生物的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部的蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子發(fā)生變性，從而失去活性，達(dá)到高效殺菌消毒的目的。相較于傳統(tǒng)的消毒劑，如氯制劑，臭氧殺菌速度更快，能在短時(shí)間內(nèi)將循環(huán)水中的微生物數(shù)量降低到很低的水平，而且對(duì)一些耐藥性較強(qiáng)的微生物同樣具有良好的殺滅效果，可有效防止因微生物大量繁殖導(dǎo)致的循環(huán)水系統(tǒng)堵塞、腐蝕以及水質(zhì)惡化等問題。
-
氧化分解有機(jī)物
循環(huán)水中會(huì)存在各種有機(jī)物，例如工業(yè)循環(huán)水中的油污、化工原料殘留，生活循環(huán)水中的洗滌劑殘留、人體分泌物等。臭氧可以與這些有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，將復(fù)雜的大分子有機(jī)物逐步分解為小分子有機(jī)物，甚至最終礦化為二氧化碳和水，從而降低循環(huán)水中的化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）等指標(biāo)，減少有機(jī)物對(duì)循環(huán)水水質(zhì)的影響，使水更加清澈透明，同時(shí)也減輕了后續(xù)其他水處理工藝（如過濾、吸附等）的負(fù)擔(dān)。
-
去除異味和顏色
一些循環(huán)水由于含有特定的污染物，可能會(huì)產(chǎn)生難聞的氣味，如污水循環(huán)處理中的硫化氫等惡臭氣體，或者呈現(xiàn)出不正常的顏色，像印染行業(yè)循環(huán)水的染色問題。臭氧能夠與這些產(chǎn)生異味和顏色的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為無臭、無色的物質(zhì)，起到去除異味和脫色的作用，改善循環(huán)水的感官性狀，使其符合相應(yīng)的使用或排放標(biāo)準(zhǔn)。
-
抑制藻類生長(zhǎng)
在循環(huán)水系統(tǒng)中，特別是一些敞開式的循環(huán)水系統(tǒng)（如景觀水池循環(huán)水等），藻類容易大量繁殖，不僅影響水質(zhì)美觀，還可能造成水質(zhì)惡化、堵塞管道等問題。臭氧可通過破壞藻類的光合色素、細(xì)胞壁等結(jié)構(gòu)，抑制藻類的光合作用和生長(zhǎng)繁殖，控制藻類在循環(huán)水中的生長(zhǎng)數(shù)量，保持循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行和良好水質(zhì)。
-
高效性：臭氧具有很強(qiáng)的氧化能力，在循環(huán)水處理中能快速實(shí)現(xiàn)殺菌、氧化有機(jī)物等多種功能，處理效率高，可以在較短時(shí)間內(nèi)顯著改善循環(huán)水的水質(zhì)狀況，滿足循環(huán)水系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。
-
無殘留污染：與使用含氯消毒劑等傳統(tǒng)方法不同，臭氧消毒處理后會(huì)自行分解為氧氣，不會(huì)在循環(huán)水中留下有害的化學(xué)殘留物，避免了因化學(xué)殘留對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備造成腐蝕，也不會(huì)對(duì)后續(xù)用水環(huán)節(jié)產(chǎn)生不良影響，更加環(huán)保健康。
-
廣譜性：對(duì)循環(huán)水中常見的各種細(xì)菌、病毒、真菌、藻類以及不同類型的有機(jī)物等都有良好的處理效果，適用范圍廣泛，無論是工業(yè)循環(huán)水、生活循環(huán)水還是景觀循環(huán)水等不同領(lǐng)域的循環(huán)水處理，都能發(fā)揮重要作用。
-
可改善水質(zhì)整體性能：除了殺菌消毒和去除有機(jī)物外，還能同步去除異味、脫色、抑制藻類生長(zhǎng)等，從多個(gè)方面提升循環(huán)水的整體水質(zhì)，使循環(huán)水不僅在微生物指標(biāo)上達(dá)標(biāo)，而且在感官性狀、化學(xué)指標(biāo)等方面都能滿足相應(yīng)的使用或排放要求。
-
工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)（以某化工企業(yè)為例）
某化工企業(yè)有一套用于冷卻生產(chǎn)設(shè)備的循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)水量約為 1000 立方米 / 小時(shí)。由于化工生產(chǎn)過程中，循環(huán)水中會(huì)混入各種化工原料、油污以及微生物等污染物，水質(zhì)容易惡化，影響設(shè)備冷卻效果并增加設(shè)備腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。企業(yè)采用了氧氣型高壓放電式臭氧發(fā)生器，配合文丘里射流混合器進(jìn)行氣液混合處理循環(huán)水。通過控制系統(tǒng)設(shè)定，每天定時(shí)定量投加臭氧，臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)量根據(jù)循環(huán)水水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況動(dòng)態(tài)調(diào)整，維持循環(huán)水中臭氧濃度在 0.3 - 0.5mg/L 左右。經(jīng)過臭氧處理后，循環(huán)水中的細(xì)菌總數(shù)從原來的每毫升數(shù)千個(gè)降低到每毫升幾十個(gè)以內(nèi)，化學(xué)需氧量（COD）降低了約 30%，同時(shí)有效地去除了水中因化工原料帶來的異味和顏色，設(shè)備的冷卻效率明顯提高，因水質(zhì)問題導(dǎo)致的設(shè)備維修次數(shù)大幅減少，保障了企業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
-
生活小區(qū)生活用水二次循環(huán)系統(tǒng)
在一個(gè)大型生活小區(qū)，為了保證居民用水的穩(wěn)定供應(yīng)，設(shè)有生活用水二次循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)水量約為 500 立方米 / 小時(shí)。為確保水質(zhì)安全衛(wèi)生，防止微生物滋生和異味產(chǎn)生，采用了空氣型高壓放電式臭氧發(fā)生器與曝氣裝置相結(jié)合的方式對(duì)循環(huán)水進(jìn)行處理。每天分時(shí)段（如凌晨 2 - 5 點(diǎn)、下午 13 - 16 點(diǎn)）進(jìn)行臭氧消毒，將循環(huán)水中臭氧濃度控制在 0.1 - 0.2mg/L 左右，有效地殺滅了水中的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等常見病菌，去除了因管道老化等原因產(chǎn)生的異味，保障了居民生活用水的水質(zhì)，提高了居民的生活滿意度。
-
景觀水循環(huán)系統(tǒng)（以城市公園湖泊為例）
某城市公園內(nèi)的湖泊設(shè)有景觀水循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)水量約為 200 立方米 / 小時(shí)，主要目的是保持湖水的清澈和美觀，防止藻類大量繁殖以及去除水中的異味。采用了小型的紫外線照射式臭氧發(fā)生器與氣液混合泵配合的方式進(jìn)行水處理。在春夏藻類容易滋生的季節(jié)，增加臭氧發(fā)生器的運(yùn)行時(shí)間，使湖水中臭氧濃度維持在 0.2 - 0.3mg/L 左右，有效抑制了藻類生長(zhǎng)，湖水保持了良好的透明度和外觀，同時(shí)異味問題也得到了解決，為公園游客營(yíng)造了優(yōu)美的景觀環(huán)境。
