一种臭氧水制备装置的制作方法

1.本发明涉及一种臭氧水制备装置，可用于污水处理，杀菌消毒，清洗果蔬，医用杀菌等领域。


背景技术：

2.臭氧的杀菌除异味功能被广泛应用和证实。
3.作为空气除味与杀菌，要求的臭氧浓度在0.5ppm（1mg/m3）。温度低，湿度大则杀灭效果好，尤其是湿度，相对湿度小于45%，臭氧对空气中的悬浮微生物几乎没有杀灭作用。
4.水应用中臭氧溶解度在0.1mg/l-4mg/l。国际常规标准为0.4mg/l的溶解度值，保持4分钟，达消毒要求。臭氧水消毒灭菌是急速的。清水中臭氧浓度一旦达到，在0.5-1分钟内就杀死细菌，浓度达到4mg/l，在一分钟内乙肝病毒的灭活率为100%。
5.高浓度臭氧水，一般采用了通过制备高浓度氧气，然后再将氧气转化为臭氧，通过混合泵将臭氧溶解到水中来制备高浓度臭氧水。制备工艺比较复杂，成本比较高，一般应用于工业批量化需要臭氧水的场合。
6.电解臭氧水制备工艺可以实现小型化，但是制备需要的工艺比较复杂，得到臭氧需要的电费也比较高。电解臭氧水产品成本居高不下。
7.通过气泡石制备臭氧水，气体自身的臭氧浓度就低，臭氧所能溶解到水体中的比例也非常低，无法满足杀菌消毒的作用。
8.极微量的臭氧对人体是有益的，然而，如果臭氧浓度超过0.1ppm，则会对人体有害。因而，需要杜绝臭氧随意释放到空气中。


技术实现要素：

9.本发明目的是提供一种工艺简单，可以制备高浓度臭氧水的装置。其实现的技术方案为：在一个充满含氧空气，容积为v0的密封容器内充入相对压力为p（bar）的水，bar为压强单位，一个bar是一个大气压。本技术提到的相对压力为相对地表空气的压力。则空气体积被压缩到v0/（p+1）的空间；在该密封容器上部压缩空气所在区域设置有臭氧发生器和文丘里管；密封容器内的水，由水泵作为动力源，从文丘里管流过，将空气吸入水流，气液充分混合，制备臭氧水。
10.驱动水体流动的装置在本技术中称为水泵。水泵的个体比较大，不易放到密封空间，而且水泵如果采用耐臭氧的材料，成本也比较高。优选的方案是将水泵放置在密封容器外。
11.水泵设置在密封容器外，水泵进水口穿过密封容器深入到密封容器水体下，水泵出水口穿过密封容器连接文丘里管进水口。
12.进一步的，密封容器上设置有连通大气的通气口，该通气口只在需要密封容器内
的空气需要与大气交换时打开。
13.进一步的，通气口通道内设置有臭氧分解装置。这里指的臭氧分解装置的工作原理包括但不限于活性炭法、热分解法、电磁波辐射分解法、药液吸收法和催化分解法。臭氧分解装置指能够吸附或分解臭氧，从而限制臭氧从通气口逃逸的装置。
14.进一步的，臭氧分解装置优选为将局部气体流通通道加热到50摄氏度以上的热分解臭氧装置。
15.进一步的，其工作过程为：密封容器内充满了含有氧气的空气，相对压力为p的水进入密封容器，空气被压缩，直到压力达到与进水压力相同，水不能够再进入密封容器；关闭进水口；臭氧发生器置于密闭容器内，水位线上，在密封容器进入一个工作循环后的设定时间开始工作，将密闭空间内的氧气转化为臭氧；关闭进水口后，水泵开始工作，驱动水体从穿过密封容器的管路流出，经过水泵驱动后，水体通过穿过密闭容器的管路，进入文丘里管，水体流过文丘里管时，将含有高浓度臭氧的空气吸入到水体内，水与空气充分混合，将臭氧溶解到水体中，未溶解到水体的气体溢出液面，如此循环，制备臭氧水。
16.臭氧水达到设定浓度或设定工作时间后，臭氧发生器和文丘里管停止工作。
17.在臭氧发生器和文丘里管停止工作后的设定时间，打开通气口并已经加热通气管上的热分解臭氧装置到设定温度，臭氧从通气口溢出时被分解为氧气，同时又能与大气进行气体交换，补充氧气到密封容器内。
18.关闭通气口，完成一个工作循环。
19.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：1．水体上方为含有高臭氧分压的空气，限制了臭氧从臭氧水中的逃逸，为制备高浓度臭氧水提供了条件；2．文丘里管可以高效将臭氧溶解到水体；3．制造成本低，效率高。
附图说明
20.图1是本发明实施例一的工作原理示意图；图2是本发明实施例二的工作原理示意图；图3是本发明实施例三的工作原理示意图；其中：101密封容器；102水泵进水管；103水泵；104水泵出水管；151 臭氧发生器；152臭氧发生器驱动模块；106通气口；161 热分解加热器；162通气口开关阀；107文丘里管；108进水开关阀；181进水管；109出水开关阀；191出水管；110 文丘里管出水管；201密封容器；202水泵进水管；203进水管；204开关阀；205开关阀；206水泵；271臭氧发生器；272臭氧发生器驱动模块；208开关阀；209开关阀；210臭氧分解装置；211通气口开关阀；212文丘里管；213 文丘里管出水管；301密封容器下部；302密封结构；303密封容器上部；304进水管；305开关阀；306开关阀；307水泵；381臭氧发生器；382臭氧发生器驱动模块；309臭氧分解装置；310通气口开关阀；311文丘里管；312 文丘里管出水管。
具体实施方式
21.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：实施例一：图1是本发明实施例一的工作原理示意图。在本实施例中，进水管181接自来水管，压力p为自来水管路压力。
22.其工作过程为：通气口开关阀162关闭，出水开关阀109关闭，进水开关阀108打开，水流入密封容器，水压为p，密封容器内的空气被压缩到v0/（1+p），其中v0为密封容器体积，p为进水压力；给臭氧发生模块152供电，驱动臭氧发生器151产生臭氧；给水泵103供电，水泵通过102管道抽取密封容器内的水，通过水泵出水管104连接文丘里管107，文丘里管107将密封容器上部的空气吸入管路，空气与水充分混合，制备臭氧水；臭氧水制备结束后，打开出水开关阀109，水在被压缩空气或自身重力的作用下，流出密封容器。
23.通气口开关阀门162的打开时间可以在出水开关阀109打开前或打开后。在出水开关阀109打开前，压缩空气会从通气口开关阀门162溢出，方便密封容器内空气与外界进行气体交换。适用于需要尽快进入下一工作循环的应用。为避免大量空气流出，超过臭氧分解装置的处理能力，可以采用控制气体流量的技术，如采用pwm占空比间歇打开的方式或比例控制阀等技术。在出水开关阀109打开后打开通气口开关阀门162，可以让压缩空气推动水尽快流出密封容器，待气压释放掉后，打开通气口开关阀162，进行气体交换。
24.在本实施例中，如果对制备下一循环的臭氧水没有时间上的要求，可以采用省略臭氧分解装置而采用如下的工作方式。打开出水开关阀109，水在被压缩空气或自身重力的作用下，流出密封容器。不打开通气口开关阀门162，而让容器中的臭氧在一定时间后自然衰减，直至几乎无臭氧后，才允许打开通气口开关阀门162。
25.关闭通气口开关阀门162，关闭出水开关阀109，待机可以进入下一个工作循环。
26.实施例二：图2是本发明实施例二的工作原理示意图。在本实施例中，进水管203可以为没有压力的水源。201为封闭容器。空气的压缩量不受供水水源压力的影响，运行更稳定。
27.其工作过程为：开关阀205关闭，开关阀208关闭，开关阀204打开，开关阀209打开。启动水泵206，将进水管203中的水泵送到封闭容器。此时的水压p为水泵的封闭压力。达到水泵的封闭压力后，水泵停止工作。完成泵送水到封闭容器的动作。
28.臭氧发生模块272供电后，驱动臭氧发生器271工作，产生臭氧。
29.开关阀204关闭，开关阀208关闭，打开开关阀205，打开开关阀209。启动水泵，水泵驱动水体，通过管道202将封闭容器中的水抽出，加压后泵送到文丘里管212。
30.气液在管路中充分混合后，通过管道213通水水底，进一步溶解臭氧，未溶解到水体的气体溢出液面，如此循环，制备臭氧水。
31.臭氧水制备结束后，关闭水泵，然后关闭开关阀209。
32.通气口开关阀211的开启时间与实施例一相同，也有两种选择。即在出水开关阀208打开前或打开后。在出水开关阀208打开前，压缩空气会从通气口开关阀门211快速溢出，方便密封容器气体交换。适用于需要尽快进入下一工作循环的应用。为避免大量空气流出，超过臭氧分解装置的处理能力，可以采用控制气体流量的技术，如采用pwm占空比间歇打开的方式或比例控制阀等技术。待到密封容器内的空气的压力与大气压一样后，打开开关阀208，启动水泵，将密封容器内的臭氧水泵送出去。
33.在出水开关阀208打开后打开通气口开关阀门211，可以让压缩空气推动水尽快进入水泵，待气压释放掉后，打开通气口开关阀门211，进行气体交换。
34.臭氧分解装置210在气体交换过程中防止臭氧逃逸到空气中。
35.空气交换完成后，关闭开关阀211，关闭开关阀208和开关阀205，进入待机状态。
36.实施例三：图3是本发明实施例三的工作原理示意图。在本实施例中，将封闭容器分成了下部301和上部303两部分，通过密封结构302将上下两部分密封。进一步的，采用了不从密封容器中泵出臭氧水的方案，臭氧水在产生的同时在封闭容器内被使用掉或者在臭氧水生成结束后，打开密封结构302，将上部303移开而得到臭氧水。
37.其工作过程为：开关阀306关闭，开关阀305打开。进水管304接通水源。启动水泵307，将进水管304中的水泵送到封闭容器。此时的水压p为水泵的封闭压力。达到水泵的封闭压力后，水泵停止工作。完成泵送水到封闭容器的动作。
38.臭氧发生模块382供电后，驱动臭氧发生器381工作，产生臭氧。
39.开关阀304关闭，开关阀306打开。启动水泵，水泵驱动水体，通过管道313将封闭容器中的水抽出，加压后泵送到文丘里管311。
40.气液在管路中充分混合后，通过管道312通入水底，进一步溶解臭氧，未溶解到水体的气体溢出液面，如此循环，制备臭氧水。
41.臭氧水制备结束后，关闭水泵，关闭臭氧发生器。
42.此时需要释放掉封闭容器内的气压。同样可以采用如实施例一或实施例二中描述的缓慢释放密封容器中气体压力的技术方案。除此之外，还可以通过增加节流阀，采用节流阀技术来缓慢释放气压。
43.气压释放后，待剩余臭氧通过通气口热分解或自然衰减后，可以打开上部303，完成一个工作循环。
44.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。