臭氧处理液体方法及冷却电晕放电臭氧发生器的方法技术

用含臭氧的气体（例如空气）处理液体（例如水）的方法包括：使空气通过电晕放电臭氧发生器，产生含臭氧的空气，然后将含臭氧的空气引入到液体中；使空气流过臭氧发生器，并周期性改变由臭氧发生器产生的臭氧浓度，改变的方法是，周期性去激励臭氧发生器，或者改变通过臭氧发生器的空气流量。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用包含臭氧的气体处理任何材料例如水的方法和装置。可以利用该装置将被一种或多种微生物、化学物、重金属和矿物质污染的水处理成适合于人类消费的水。
技术介绍
一般地讲，市政当局采用臭氧和氯处理水，将湖水或地表水处理成饮用水。当水处理完后，便用管子送到各家各户。然而在时间过程中，污染物可能渗透到管道系统中。因此，即使水处理工厂将适合于饮用的水输送到管道中，水在输送到各家各户时可能受到污染。另外，在水处理厂的设备停止运转时，或者发生溢流时，被污染的水也可能流入管道系统中。现在已经提出适合于消费者使用的各种家用过滤系统，以便过滤由管道输送的水。这种系统可以采用过滤器，这种过滤器装有可以通过水的多孔过滤介质和活性炭。这种系统可以降低氯、铅和杀虫剂的含量。然而这种装置有若干缺点。具体是，过滤系统不能除去水中的微生物污染物。用于净化污染水的另一种通用系统是一种多孔介质和活性炭过滤器与紫外线消毒联用的系统。这种系统可以降低氯、铅和杀虫剂的浓度，并具有一定杀菌能力。这种系统的一个缺点是，水的浑浊或变色将大大降低了紫外线的杀菌功效。这种浑浊或变色可能使过滤器受到容易在其中生存和繁殖微生物的污染，由此成倍增大了可能存在的微生物污染的危险。因此，这种过滤器系统还具有与这种系统过滤作用相关的缺点。已经提出用氧化气体进行水处理的装置，这些装置中的一些装置分批对水进行处理。按照这种方法，将水放置在处理容器中，然后使处理剂(例如气体)散布在水中，例如通过喷射器散布在水中。水在处理周期完成后便可以使用。小型臭氧处理系统例如家用系统的一个缺点是，产生出大量的臭氧杀死了各种各样存在于水中的不同微生物。用来产生臭氧的一个方法是应用电晕放电，在电晕放电间隙中通过含氧气体便可以产生臭氧。这种方法的一个缺点是，热力学特性限制了电晕放电方法产生臭氧的效率。电晕放电会发热。含臭氧气体温度增加使臭氧分解成氧的速度成指数增加，因此如果不散热，产生臭氧量和浓度以及臭氧发生器的热力学效率将降低。传统上可以利用复杂的机械结构(例如采用空气冷却或水或制冷的散热器)来克服这种散热问题，从而降低臭氧发生器的稳定态操作温度，增加臭氧的产量。这种方法的缺点是，臭氧发生器的成本高和可靠性差。散热的机械结构增加了设计臭氧发生器的复杂性，增加了发生器的成本。并且还可能使发生器不适合使用。另一个缺点是，装置的冷却效率受到热传导和/或热对流速度的限制，在设计臭氧发生器时这种限制是固有的。例如，如果使臭氧发生器的外壳冷却，则冷却的效率取决于热量从点电晕放电间隙中产生热量的点传送到冷却点(即外壳)的速度。另外，臭氧发生器的某些元件例如高压电极很难受到冷却，因为，该电极需要与接地电极和使用者电绝缘。专利技术概要冷却臭氧发生器的一种方法包括使含氧气体(例如空气)通过电晕放电区域。气体通过该区域使得氧分子在受到电晕放电作用时可以再化合形成臭氧。周期性地使电晕放电去激励。臭氧发生器去激励的时间间隔可以是恒定的，或者是变化的。在去激励期间，空气继续流动，因此可利用空气流直接冷却臭氧发生器的内部部件。这样便能相当快地冷却臭氧发生器，而不增加附加热交换器的复杂性。在这一时间结束后，又重新激励电晕放电，再产生臭氧。负载周期(即激励臭氧发生器而产生电晕放电的时间)只减少例如10％或15％。然而，因为臭氧在空气中的分解速度呈指数上升，所以工作在这种方式的电晕放电臭氧发生器在水处理周期中产生的臭氧量和浓度比在整个水处理周期中连续操作的臭氧发生器产生的臭氧量和浓度高。因此，按照本专利技术的一个实施例，提供了一种用含有臭氧的气体处理液体的方法，该方法包括以下步骤使气体通过电晕放电臭氧发生器，产生包含臭氧的气体并将该含臭氧气体引入到液体中；周期地使臭氧发生器去激励，同时使气体通过臭氧发生器。按照本专利技术的另一实施例，提供一种冷却电晕放电臭氧发生器的方法。该方法包括使含臭氧气体通过电晕放电臭氧发生器，并使臭氧发生器激励，产生含臭氧气体；周期性去激励臭氧发生器，同时使气体通过臭氧发生器，由此使臭氧发生器冷却。在一个实施例中，将臭氧发生器去激励时通过臭氧发生器的气体引入到液体中。在另一个实施例中，在臭氧发生器去激励时，改变气体流过臭氧发生器的流量。在另一个实施例中，在臭氧发生器激励时，减小流过臭氧发生器的流量。在另一个实施例中，在臭氧发生器激励时流过臭氧发生器的流量比臭氧发生器去激励时的流量约小50～85％。在另一个实施例中，方法还包括向臭氧发生器提供基本上恒定的电流。在另一个实施例中，在液体处理周期时间的50～95％的时间内，激励臭氧发生器。在另一个实施例中，至少配置两个臭氧发生器，该方法还包括选择性激励一个或多个臭氧发生器，并使气体流过臭氧发生器，由此使至少一个臭氧发生器去激励，并用流过的气流冷却该发生器。最好使较高流量的气体流过去激励的一个或多个臭氧发生器。在另一个实施例中，液体是水，方法还包括将要处理的水引入到处理容器中，然后将气体引入到液体中，由此通过使水与气体相接触，生产出饮用水。在另一个实施例中，方法还包括提供第一和第二气流源，其中第一气流源的流量比第二气流源的流量低，而且使第一气流源流向一个或多个激励的臭氧发生器。在另一个实施例中，该方法还包括提供单一气流源的第一流量，并可减小从该单一气流源流向一个或多个激励臭氧发生器的气体流量。当流过电晕放电区域的气体流量增加时，单位时间(例如每分钟)产生的臭氧量也增加。然而，这两个量的变化率是不成正比的。因此，当通过电晕放电区域的气体流量增加时，即使在单位时间产生的臭氧总量增加，但是流出电晕放电区域气体中的臭氧浓度减小。因此，在较高的气体流量条件下，电晕放电臭氧发生器在单位时间内产生更多的臭氧；然而臭氧发生器产生的臭氧浓度却降低。较高的流速可以在单位时间内产生更多的臭氧，导致水中很多污染物的快速氧化。然而已经确定，由较高流量产生的较低浓度的臭氧不能充分氧化某些化学化合物和杀死某些微生物。因此按照本专利技术的另一实施例，用两个连续操作步骤处理液体例如水。按照第一步骤使含氧气体以相当高的流量通过臭氧发生器，从而产生浓度相当低的含臭氧气体，然后用这种气体来处理液体。此步骤在单位时间内产生的臭氧量比气体以低流量流过电晕放电发生器时产生的臭氧量大。这导致可利用产生的大量臭氧相当快地处理很多污染物。随后，以相当小的流速使含氧气体穿过电晕放电发生器，产生浓度相当高的含臭氧气体，然后用此气体来处理液体。尽管在第二步骤期间，用单位时间较低量的臭氧处理液体，但是可利用增加的浓度来氧化那些在第一步骤中产生的低浓度臭氧不能充分氧化的那些污染物。本专利技术的一个优点是，可以减少处理液体的总的处理时间，而不会损害液体处理的质量。按照本专利技术的另一实施例，提供一种用含臭氧气体处理液体的方法，该方法包括以下步骤使空气以低流量通过臭氧发生器，产生具有第一臭氧浓度的空气，然后将该具有第一臭氧浓度的空气引入到流体中；随后，以第二流速使空气流过臭氧发生器，产生具有第二臭氧浓度的空气，该第二浓度比第一臭氧浓度高，然后将具有第二臭氧浓度的空气引入到液体。在一个实施例中，第二流速低于第一流速。第二流速最好比第一流速低约50～85％。第二浓度最好比第一浓度高至少25％。在另一个实施例中，臭氧发生器是电晕放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用含臭氧气体处理液体的方法，该方法包括以下步骤： ａ）使气体流过电晕放电臭氧发生器，产生含臭氧的气体，然后将该含臭氧的气体引入到液体中； ｂ）周期性改变由臭氧发生器产生的臭氧浓度，同时使气体流过该臭氧发生器。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦恩E康拉德，
申请(专利权)人：极光有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]