影响臭氧溶解浓度的关键控制参数分析

第36卷第4期2016年4月现代化tO(]CIlt}㈣alj1({}{刚V．2016·133·影响臭氧溶解浓度的关键控制参数分析王雪娇，高翔“，翟洪艳(1．天津大学环境科学与工程学院，天津300072；2．天津市环境监测中心，天津300191)摘要：臭氧在水和废水处理中的应用非常广泛。笔者综合研究了臭氧发生器关键控制参数对臭氧气泡尺寸、流速和臭氧溶解浓度的影响。结果表明，曝气头孔径越小，氧气源输出压力和氧气流速越低，产生的臭氧气泡越小，上升速度越慢，有利于提高臭氧溶解浓度。实验的最佳制备条件为：微孔曝气头，氧气输出压力为0．1MPa，流量为0．5L／min，温度为7℃。产生的气泡直径为1．30mm，初始上升速度为0．18roJs，平衡溶解质量浓度能达到(26．84±O．20)mg／L。关键词：臭氧；臭氧氧化；气泡尺寸；气泡速度中图分类号：TQ123．2文献标志码：A文章编号：0253—4320(2016)04—0133一O4D0I：10．16606／j．cnki．issn0253—4320．2016．04．032AnalysisofthekeycontrollingparametersofdissolvedozoneconcentrationWANGXue-jiao，GAOXiang，ZHAIHong—yan(1．SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．TianjinEnvironmentMonitoringCenter，Tianjin300191，China)Abstract：Ozonehasbeenwidelyadoptedinwaterandwastewatertreatment．Inthisstudy，theeffectsofkeyparametersofozonegeneratorontheozonebubblesize，flowrateandconcentrationisdeeplydiscussed．Theresuhsshowthatsmalleraeratorapertureresultsinloweroxygenoutputpressureandflowrate，whichconsequentlydecreasesthebubblesizeandbubblerisingvelocity．Itisusefultoimprovethedissolvedozoneconcentration．Thebubblediameter，initialrisingvelocityanddissolvedozoneconcentrationcanreach1．30mm，0．18m／sand(26．84±0．20)mg／L，respectively，underthefollowingconditions：microporousaerator，anoxygenoutputpressureof0．1MPa，aflowrateof0．5L／minandatemperatureof7℃．Keywords：ozonewater；concentrationofozonewater；bubblesize；bubblerisingvelocity臭氧是一种氧化性极强的气体，溶解在水中形成臭氧水溶液。臭氧氧化具有氧化能力强，投加量少，作用速度快，清洁度高，便于与其他技术联用等优点¨I3J。因此臭氧在水和废水处理中具有广泛的应用。常温常压条件下，臭氧发生器制备的臭氧在水中的溶解符合亨利定律，溶解度较低，不利于溶液中的臭氧氧化反应。关于常温常压下臭氧反应器制备臭氧水的研究虽然比较多，但是对于臭氧水制备的优化介绍比较少。研究表明，臭氧的溶解度随着温度和臭氧流量的增大而减小J。目前，对于臭氧在各种条件下的溶解特性还没有完整详细的研究，很多应用或研究都要重复优化水溶液吸收臭氧的条件，造成时间、人力和物力上的浪费。因此，笔者选择广谱臭氧反应器，在实验室条件下综合研究了曝气头规格、曝气压力、温度、曝气流量等因素对臭氧溶解能力、臭氧气泡的影响。1材料与方法1．1试验装置和材料试验装置如图1所示。该装置包括氧气源、臭氧发生器(北京同林科技3s—A系列)、2L的圆柱形玻璃反应器(直径100mm，高300mm)，反应器由水浴套层保持温度。曝气头类型包括砂片曝气头(直径30mm，厚5mnl，80目)、普通曝气头(球体直径20mm)和钛合金微孔曝气器头(底面直径图1试验装置示意图收稿13期：2015—09—22基金项目：国家自然科学基金项目(21207096)；天津大学自主创新基金(2o13xQ-0048)作者简介：王雪娇(1990一)，女，硕士，研