本實用新型涉及臭氧水制備技術領域，尤其涉及一種臭氧水制備系統。
背景技術：
臭氧是世界公認的廣譜高效殺菌消毒劑，是常用水處理氧化劑中氧化能力最強的一種。臭氧通過氧原子的氧化作用破壞微生物膜的結構，以實現快速滅殺致病的細菌、病毒及微生物的作用，而且殺菌后多余的臭氧可以很快分解成氧氣，不存在任何殘留物，避免了其他消毒方法產生的二次污染問題。因此，臭氧成為使用廣泛且安全可靠的消毒劑，在水處理、空氣凈化、化工、石油、造紙、紡織和制藥、醫療、食品工業得到普遍的應用。
現有的臭氧水制備系統主要由以下幾部分組成：1)制氧機，利用變壓吸附的方法以空氣為原料制取氧氣，制備氧氣的純度一般為85％左右，也稱富氧氣體；2)臭氧發生器，利用交變高壓電場產生電暈放電，使氧氣分子電離生成臭氧；3)臭氧混合裝置，用于將臭氧和水充分、高效地混合而產生臭氧水；4)混合反應罐，為充分混合的臭氧水提供一定的消毒時間，保證充分殺滅水中微生物。
在實際使用中，如何保證臭氧發生器產生的氣態臭氧有效地被水吸收是臭氧殺菌工藝一個關鍵問題。目前，常用的臭氧混合裝置主要有鼓氣塔、填料塔、渦輪混合泵及射流器等，通過將氣態的臭氧溶解到水中形成臭氧水，但實際制備過程中，臭氧在水中的溶解效率較低，很難得到高濃度的臭氧水。
使用鼓氣塔及填料塔制備臭氧水時，一般需要龐大的氣液溶解池或高大的氧化接觸塔，設備體積大，占地多，而且若氣液分布不均勻，混合反應效果也不盡人意。使用渦輪混合泵及射流器制備臭氧水時，臭氧和液體的混合較為充分，但混合后的氣液混合物進入混合反應罐后，始終處在常壓條件下，臭氧在水中的溶解度不高。因此，現有的臭氧水制備系統在高濃度臭氧水生產、臭氧設備小型化以及降低運行成本方面，還存在很大的改進空間。
技術實現要素：
本實用新型的目的在于提出一種臭氧水制備系統，該系統可以制備高濃度的臭氧水，且占用空間較小，可以有效降低運行成本。
為達此目的，本實用新型采用以下技術方案：
一種臭氧水制備系統，包括混合反應罐和恒壓供水系統，所述恒壓供水系統包括增壓泵、壓力傳感器及變頻器，所述增壓泵的輸入端與水箱連接，所述增壓泵的輸出端通過進水管道與所述混合反應罐的進液口連接，所述混合反應罐設置有所述壓力傳感器，所述變頻器分別連接所述增壓泵及所述壓力傳感器。
其中，所述恒壓供水系統控制所述混合反應罐內的壓力穩定在2-2.5Bar。
其中，所述臭氧水制備系統還包括循環管道，所述循環管道的兩端分別與所述混合反應罐的出液口以及所述進水管道靠近所述進液口的一端連通，且所述循環管道在沿所述出液口至所述進液口的方向依次設置有循環泵以及射流器，所述射流器連接有臭氧發生器。
其中，所述進水管道與所述循環管道的連通點及所述進液口之間的所述進水管道上設置有靜態混合器，所述靜態混合器用于將所述進水管道內的水與經過所述射流器的臭氧水混合。
其中，所述混合反應罐的出液口連接的送水管道上設置有臭氧濃度測試儀，所述臭氧濃度測試儀連接有控制器，所述控制器與所述臭氧發生器連接。
其中，所述循環管道與所述進水管道的連通點以及所述射流器之間的所述循環管道上設置有單向閥。
其中，所述進水管道與所述循環管道的連通點以及所述增壓泵之間的所述進水管道上設置有微過濾器。
其中，所述微過濾器的數量為兩個，且兩個所述微過濾器的過濾精度不同。
其中，所述混合反應罐的頂部連接有排氣管，所述排氣管連接有臭氧撲滅器。
其中，所述臭氧撲滅器為紫外燈臭氧撲滅器。
有益效果：本實用新型提供了一種臭氧水制備系統，包括混合反應罐和恒壓供水系統，所述恒壓供水系統包括增壓泵、壓力傳感器及變頻器，所述增壓泵的輸入端與水箱連接，所述增壓泵的輸出端通過進水管道與所述混合反應罐的進液口連接，所述混合反應罐設置有所述壓力傳感器，所述變頻器分別連接所述增壓泵及所述壓力傳感器。該臭氧水制備系統通過恒壓供水系統的壓力傳感器實時感應混合反應罐的壓力，并通過變頻器調整增壓泵的輸出功率，以保證混合反應罐內的壓力始終保持在設定的較大的壓力值，提高混合反應罐內的臭氧的溶解度，從而實現制備高濃度臭氧水的目的；同時由于提高了臭氧的溶解度，即相當于提高了臭氧的利用率，從而可以降低能耗。
附圖說明
圖1是本實用新型提供的臭氧水制備系統的結構示意圖。
其中：
1、混合反應罐；21、增壓泵；22、壓力傳感器；23、變頻器；31、循環泵；32、射流器；4、臭氧發生器；5、氧氣機；6、臭氧濃度測試儀；7、靜態混合器；8、臭氧撲滅器；9、微過濾器；10、水箱；101、回流閥；102、單向閥；103、閥門b；104、閥門c；105、排氣閥。
具體實施方式
為使本實用新型解決的技術問題、采用的技術方案和達到的技術效果更加清楚，下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本實用新型的技術方案。
本實用新型提供了一種臭氧水制備系統，如圖1所示，包括氧氣機5、臭氧發生器4、射流器32、混合反應罐1和恒壓供水系統，恒壓供水系統包括增壓泵21、壓力傳感器22及變頻器23，增壓泵21的輸入端與水箱10連接，增壓泵21的輸出端通過進水管道與混合反應罐1的進液口連接，混合反應罐1設置有壓力傳感器22，變頻器23分別連接增壓泵21及壓力傳感器22。
本實用新型提供的臭氧水制備系統還包括循環管道，循環管道的兩端分別與混合反應罐1的出液口及進水管道靠近混合反應罐1的進液口的一端連通，且循環管道在沿出液口至進液口的方向依次連接有循環泵31以及射流器32，射流器32連接有臭氧發生器4。循環管道可以持續向混合反應罐1內補充臭氧，同時也可以延長臭氧對臭氧水中水的消毒時間，保證充足的接觸時間。
研究表明，臭氧在水中的溶解度與混合反應罐1內壓力相關，隨著混合反應罐1內運行壓力增加，臭氧溶解度線性增加。高的運行壓力有利于更多的臭氧溶解于水中，因此，增加的運行壓力是提高臭氧溶解度有效的方法之一。本實施例提供的臭氧水制備系統增加了恒壓供水系統，工作時，位于混合反應罐1內的壓力傳感器22實時監控混合反應罐1內的壓力，壓力傳感器22將感應到的信號傳送至變頻器23，變頻器23通過接受的信號調整增壓泵21的輸出功率，從而改變有增壓泵21流出的水的流量和壓力，將混合反應罐1內壓力控制在較高的運行壓力下，以提高臭氧的溶解度；同時由于提高了臭氧的溶解度，即相當于提高了臭氧的利用率，從而可以降低能耗。但是系統的運行壓力過高，對系統中管道、靜態混合器7以及混合反應罐1等部件的工藝要求較高，很容易造成管道破裂，綜合考慮系統運行壓力對臭氧溶解度及系統各部件的影響，選取系統的運行壓力為2-2.5Bar，該壓力范圍內臭氧的溶解效率為70％-85％，且對系統其它部件的影響較小，經濟性更好。
如圖1所示，具體使用時，打開送水管道上的閥門、閥門b103以及連通送水管道和水箱上端的管路上的回流閥101，防止系統由于壓力過高而破壞，提高系統的安全系數。啟動增壓泵21，水箱10內的水通過增壓泵21后流進混合反應罐1內，當閥門b103向外排水時，說明混合反應罐1內充滿了水，此時可以打開循環管道上的閥門并關閉閥門b103，混合反應罐1內的部分水通過射流器32回到混合反應罐1的進液口，并通過恒壓供水系統使系統的運行壓力達到預設值，然后啟動臭氧發生器4及氧氣機5，臭氧發生器4將氧氣機5產生的氧氣制成臭氧并輸送至射流器32內，通過射流器32內的水與由于負壓吸入射流器32內的臭氧在高壓下混合形成高濃度的臭氧和水的混合物。高濃度的臭氧和水的混合物與進水管道內的水再次混合進入混合反應罐1。恒壓供水系統維持混合反應罐1內的壓力恒定，臭氧發生器4通過射流器32及循環管道持續向混合反應罐1內提供臭氧，使得混合反應罐1內的臭氧濃度增加。為使臭氧發生器4產生的臭氧進入射流器32內，以及射流器32流出的高濃度的臭氧和水的混合物能夠順利進入進水管道內，防止回流，本實用新型在臭氧發生器4與射流器32之間設置有單向閥102，循環管道與進水管道的連通點以及射流器32之間的循環管道上設置有單向閥102。
此外，進水管道與循環管道的連通點以及混合反應罐1的進液口之間的進水管道上設置有靜態混合器7，靜態混合器7用于將進水管道內的水與經過射流器32的高濃度的臭氧和水的混合物混合均勻。靜態混合器7是一種沒有運動部件的高效混合設備，其基本工作機理是利用固定在管內的混合單元體改變流體在管內的流動狀態，以達到不同流體之間良好分散和充分混合的目的。靜態混合器7通過讓流體在管線中流動沖擊各種類型板元件，增加流體層流運動的速度梯度或形成湍流，還會在端面方向產生漩渦，使流體進一步分割混合，使臭氧和水充分混合，有利于提高臭氧的溶解效率。
為保證臭氧能夠最大限度的溶解于水中，臭氧發生器4產生的臭氧一般是過量的，當臭氧和水的混合物進入混合反應罐1內時，混合反應罐1的上部會存在未能溶解于水的多余的臭氧化富氧氣體，必須及時排出混合反應罐1，由于臭氧化富氧氣體內含有臭氧，超過環境排放標準，不能直接排放到大氣中，為此混合反應罐1的頂部連接有排氣管，排氣管連接有臭氧撲滅器8，臭氧撲滅器8將這部分混合氣體內的臭氧分解為氧氣，作無害處理后再排放，防止污染環境。其中，臭氧撲滅器8可以為紫外燈臭氧撲滅器8。為防止混合反應罐1內的液體通過排氣管排出罐體外，排氣管還可以設置有排氣閥105，排氣閥105只允許氣體排出，防止液體排出。
由于水中的懸浮物質及顆粒可以隱藏細菌、消耗臭氧、阻礙臭氧與微生物的接觸，削弱消毒殺菌的作用，因此，進水管道在與循環管道的連通點以及增壓泵21之間設置有微過濾器9。水箱10內的水經增壓泵21之后通過微過濾器9進行過濾，將水中的懸浮物及顆粒分離出來之后，再與循環管道中的高濃度臭氧和水的混合液混合并流入混合反應罐1內，有利于提高臭氧的利用率。微過濾器9可以只設置一種過濾精度，也可以根據需要設置兩個過濾精度不同的微過濾器。
為保證混合反應罐1內的臭氧水中臭氧的濃度達到使用要求后再向用水點輸出，混合反應罐1的出液口連接的送水管道上設置有臭氧濃度測試儀6，臭氧濃度測試儀6連接有控制器，控制器與臭氧發生器4連接，控制器可以為PID控制器。臭氧濃度測試儀6檢測送水管道內臭氧水的濃度，并根據臭氧濃度的變化向控制器輸送電信號，控制器與臭氧發生器4的輸入控制點連接，根據接收到的電信號控制臭氧發生器4的工作電流，從而控制其產生的臭氧氣體的濃度，實現對臭氧水中臭氧濃度的控制。具體而言，本實用新型中的臭氧濃度測試儀6可以設定指定的濃度范圍，當超出該濃度范圍時發出報警信號并根據臭氧濃度變化輸出4-20mA的信號，當然設定的濃度范圍不同，輸出的電信號范圍也會隨之變化，可以根據實際需要進行調整。當臭氧濃度測試儀6測定的臭氧濃度高于設定值時，通過輸出信號，控制器降低臭氧發生器4的工作電流，使臭氧發生器4產生的臭氧富氧氣體的臭氧濃度降低，從而降低混合反應罐1內臭氧水的臭氧濃度；反之，則控制器升高臭氧發生器4的工作電流，使臭氧發生器4產生的臭氧富氧氣體的臭氧濃度增加，從而增加混合反應罐1內臭氧水的臭氧濃度，使臭氧水的臭氧濃度在設定范圍內保持穩定。
當臭氧濃度測試儀6測試的臭氧水中臭氧的濃度達到要求后，緩慢打開送水管道上的送水閥門，將臭氧水由送水管道輸送至用水點，此時，恒壓供水系統調整增壓泵21的輸出流量。使混合反應罐1內的壓力始終穩定在設定的壓力范圍或設定壓力值。緩慢打開送水閥門，可以為恒壓供水系統提供足夠的調整時間，保持系統運行穩定。
本實用新型中混合反應罐1可以由SS304L或SS316L不銹鋼材料制成，進水管道、循環管道以及閥門都可以采用不銹鋼材料制成，具有較好的耐腐蝕性及強度，可以滿足系統運行壓力所需的強度。
本實用新型中的進水管道、循環管道、送水管道以及混合反應罐1上均設置有壓力表，可以直接觀測系統各段的壓力狀況，防止出現危險。此外，與混合反應罐1的出液口連通的送水管道上還設置有閥門c104，主要用于開機調試，在臭氧水的臭氧濃度不符合濃度標準高于或低于設定濃度時，打開閥門c104，將臭氧水排出。閥門c104也可以為自動閥，其與臭氧濃度測試儀6連接，根據濃度變化自動打開或關閉，將臭氧濃度不合格的水自動排出。
以上內容僅為本實用新型的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。