一、工作原理

二、结构组成

1. 臭氧发生单元
   • 电极：包含内电极和外电极，它们是产生臭氧的关键部位，两者之间形成放电间隙。电极材料一般选用具备良好导电性和耐腐蚀性的材料，如不锈钢等，高压电通过电极施加到放电间隙中，促使氧分子发生反应生成臭氧。
   • 介电材料：放置在电极之间，常见的介电材料有石英管、陶瓷板等。其主要作用是隔离和稳定电场，防止电极之间直接短路，同时有助于提高臭氧产生效率。比如石英管介电强度高、化学稳定性好，能够承受较高的电压和温度，所以在很多臭氧发生器中广泛应用。
   • 放电室：为臭氧的产生提供一个相对封闭且特定的空间环境，确保氧分子在特定的电场条件下高效地转化为臭氧。放电室的结构设计会影响臭氧的产量和浓度，常见的有管式放电室和板式放电室，管式放电室的电极和介电材料呈管状排列，结构紧凑，适用于中大型臭氧发生器；板式放电室则电极和介电材料呈平板状排列，多用于小型臭氧发生器。
2. 气源系统
   • 氧气源组件（针对氧气型臭氧发生器）：
     • 氧气瓶：可直接提供高纯度氧气，适用于小型二次供水消毒系统或者对氧气用量需求不大且方便更换气瓶的情况。
     • 制氧机：通过空气分离等技术制取氧气，能持续稳定地为臭氧发生器提供氧气，适合需要不间断供应氧气的中大型二次供水系统，满足长时间、稳定的臭氧生产需求。
     • 液氧储罐（大型系统用）：储存量较大，可为大规模的二次供水消毒提供充足的氧气源，但需要配备相应的气化和减压设备，将液氧转化为气态氧，并调节到合适的压力输送给臭氧发生器。
     • 减压装置和气体流量调节阀：用于精确控制进入臭氧发生单元的氧气流量，从而根据二次供水的水量、水质以及消毒要求等因素灵活调节臭氧的产量。例如，在水质较差、微生物含量高时，可以适当调大氧气流量，增加臭氧产量以强化消毒效果。
3. 冷却系统
   由于臭氧发生器在工作过程中会产生大量热量，若不能及时散热，会影响臭氧产生效率，甚至损坏设备部件。常见的冷却方式有两种：
   • 水冷型：冷却效果好，通过循环冷却水带走设备产生的热量，工作稳定，臭氧无衰减，可长时间连续工作。不过，水冷型结构相对复杂，需要配套的冷却塔、水泵、冷却水管路等设施，成本也稍高一些。一般适用于大型的二次供水消毒用臭氧发生器，或者对臭氧产量要求较高、设备连续运行时间长的情况。
   • 风冷型：利用风扇产生的空气流动来冷却设备，结构简单，成本较低，但冷却效果相对有限，臭氧产量可能会随着设备温度升高而有所衰减。常用于臭氧产量较小的中低档臭氧发生器或小型二次供水系统，在这些场景下，其散热能力基本能满足设备正常运行的需求。
4. 控制系统
   • 参数调节模块：操作人员可以通过该模块设定臭氧发生器的关键参数，如臭氧产量、运行时间、启停控制等，还能根据二次供水的流量、水质变化情况等灵活调整这些参数。例如，在用水高峰期，二次供水的周转速度快，为保证消毒效果，可以适当提高臭氧产量；而在低谷期，则可以适当降低产量，节约能源和运行成本。
   • 监测与报警功能：实时监测臭氧发生器的运行状态，包括设备温度、压力、臭氧浓度、气源流量等关键参数，一旦某个参数超出正常设定范围，系统会立即发出声光报警信号，提醒操作人员及时采取措施进行处理，同时还可能自动执行一些保护操作，如当温度过高时自动停止设备运行，防止设备损坏，保障设备的安全稳定运行。
5. 气液混合装置（用于将臭氧融入二次供水）
   • 曝气装置：通过在二次供水的水箱或水池底部等位置安装曝气头、布气板等部件，将臭氧发生器产生的臭氧气体以微小气泡的形式分散到水中，增大臭氧与水的接触面积，使臭氧能够更好地溶解在水中，实现对二次供水的消毒、杀菌、氧化有机物等处理。这种方式简单易行，成本较低，但气液混合效果相对一般，可能需要较长的接触时间和较多的曝气点来保证较好的混合效果，常用于小型或对水质要求不是特别高的二次供水系统。
   • 文丘里射流混合器：利用文丘里管的原理，当二次供水水流高速流过文丘里管的喉部时，此处形成低压区，将臭氧气体吸入并与水在高速流动且压力变化的环境下充分混合，混合效率较高，能在较短时间内使臭氧较好地溶解到水中，但对水流速度和压力有一定要求，设备安装和调试相对复杂一些，在许多中大型二次供水系统中应用较多。
   • 气液混合泵：把臭氧气体引入到泵的吸入端，借助泵叶轮的高速旋转，对臭氧和水进行加压混合，使臭氧在水中的溶解度大大提高，并且可以直接将混合好的臭氧水输送到二次供水系统的相应部位，操作相对简便，但气液混合泵的流量和扬程有一定限制，适用于处理水量适中的二次供水系统。

三、在二次供水消毒中的作用

1. 杀菌消毒
   二次供水系统中容易滋生各种细菌、病毒、真菌、藻类等微生物，臭氧凭借其强大的氧化性，能够迅速破坏这些微生物的细胞壁、细胞膜等结构，使其内部的蛋白质、核酸等生物大分子发生变性，从而失去活性，达到高效杀菌消毒的目的。例如，对于常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌以及病毒（如肠道病毒等）等，臭氧都能快速将其杀灭，有效防止因微生物大量繁殖导致的水质恶化、传播疾病等问题，保障二次供水的微生物安全性，符合国家生活饮用水卫生标准中对微生物指标的要求。
2. 氧化分解有机物
   二次供水中可能存在来自水源、管道老化产生的有机物，比如微量的油污、残留的洗涤剂、腐殖质等。臭氧可以与这些有机物发生氧化反应，将复杂的大分子有机物逐步分解为小分子有机物，甚至最终矿化为二氧化碳和水，从而降低二次供水的化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）等指标，减少有机物对水质的影响，使水更加清澈透明，同时也减轻了后续其他水处理工艺（如过滤、吸附等）的负担，提升整个二次供水系统的水质质量。
3. 去除异味和颜色
   部分二次供水由于管道材质、长时间使用等原因，可能会产生异味（如铁锈味、霉味等），或者呈现出不正常的颜色（如发黄等）。臭氧能够与这些产生异味和颜色的物质发生化学反应，将其转化为无臭、无色的物质，起到去除异味和脱色的作用，改善二次供水的感官性状，让用户使用到无异味、色泽正常的饮用水，提高用水体验。
4. 抑制藻类生长
   在一些二次供水的水箱、水池等敞开式或半敞开式的储水设施中，如果阳光照射、温度适宜等条件具备，藻类容易大量繁殖。臭氧可通过破坏藻类的光合色素、细胞壁等结构，抑制藻类的光合作用和生长繁殖，控制藻类在二次供水系统中的生长数量，避免因藻类大量滋生导致的水质浑浊、堵塞管道以及影响水质感官性状等问题。

四、优势

1. 高效性：臭氧具有很强的氧化能力，在二次供水消毒中能快速实现杀菌、氧化有机物等多种功能，处理效率高，可以在较短时间内显著改善二次供水的水质状况，满足二次供水系统连续稳定运行的要求，尤其是在应对突发的水质污染或微生物超标情况时，能够迅速发挥作用，保障供水安全。
2. 无残留污染：与使用含氯消毒剂等传统方法不同，臭氧消毒处理后会自行分解为氧气，不会在二次供水中留下有害的化学残留物，避免了因化学残留对人体健康的潜在危害，如余氯超标可能对人体皮肤、呼吸道等造成的刺激，也不会对二次供水系统的管道、水箱等设施造成腐蚀，延长了设备的使用寿命，更加环保健康。
3. 广谱性：对二次供水中常见的各种细菌、病毒、真菌、藻类以及不同类型的有机物等都有良好的处理效果，适用范围广泛，无论是高层住宅小区、办公楼宇，还是学校、医院等不同场所的二次供水系统，都能发挥重要作用，有效应对多种复杂的水质情况。
4. 可改善水质整体性能：除了杀菌消毒和去除有机物外，还能同步去除异味、脱色、抑制藻类生长等，从多个方面提升二次供水的整体水质，使二次供水不仅在微生物指标上达标，而且在感官性状、化学指标等方面都能满足国家生活饮用水卫生标准的要求，为用户提供优质、安全、卫生的饮用水。

五、应用注意事项

1. 臭氧浓度控制：要严格控制二次供水水中的臭氧浓度，过高可能对人体健康有害，过低则无法达到良好的消毒效果。一般根据二次供水的水量、水质、供水用途等因素合理调节臭氧发生器的产量和投加时间，使水中臭氧浓度维持在合适区间，例如生活饮用水二次供水消毒时，水中臭氧浓度通常控制在 0.2 - 0.5mg/L 左右。可通过安装在线臭氧浓度监测设备，实时掌握水中臭氧含量，并反馈给控制系统来精准调节臭氧发生器的运行参数。
2. 人员安全防护：由于臭氧对人体有刺激性，在设备运行过程中，操作区域要保持良好通风，避免臭氧积聚。操作人员应佩戴防毒面具、防护手套等防护用品，在设备维护、检修等工作前，要确保设备停止运行且充分通风，排出残留臭氧后再进行操作。另外，还需对设备所在区域设置明显的警示标识，提醒无关人员勿靠近。
3. 设备维护保养：定期检查臭氧发生器的电极、介电材料、电源等部件是否正常，及时更换老化、损坏的部件；清洁气液混合装置，保证气液混合效果；检查输送管道有无堵塞、泄漏情况；对尾气处理装置也要定期维护，如更换催化剂、活性炭等耗材，确保尾气处理达标。同时，要按照设备制造商的建议，定期对整个臭氧发生器系统进行全面的保养和校准，确保其性能稳定可靠。
4. 与其他水处理工艺配合：虽然臭氧消毒有诸多优势，但通常不能单独完成二次供水的全部水处理任务，往往需要与其他水处理工艺相互配合。例如，在臭氧消毒前，最好先通过沉淀、过滤等工艺去除水中的较大颗粒杂质、悬浮物等，以提高臭氧与水的混合效果和消毒效率；在消毒后，可能还需要进行水质的酸碱度调节、添加适量的水质稳定剂等，确保二次供水的各项指标稳定且符合标准。

六、应用案例

1. 某高层住宅小区二次供水系统
   该小区共有 30 栋高层建筑，二次供水系统的日供水量约为 2000 立方米。为保障居民用水安全，采用了氧气型高压放电式臭氧发生器结合文丘里射流混合器对二次供水进行消毒处理。臭氧发生器的臭氧产量根据实时监测的水质情况和用水时段进行动态调节，在用水低谷期（如凌晨 2 - 5 点），加大臭氧产量，使水中臭氧浓度维持在 0.4mg/L 左右，对整个二次供水系统进行深度消毒；在用水高峰期（如早晚用水时段），适当降低产量，保持水中臭氧浓度约 0.2mg/L，持续杀菌，保障水质安全。经过臭氧消毒后，水中细菌总数、总大肠菌群等微生物指标显著降低，符合国家生活饮用水卫生标准，同时有效去除了因管道老化产生的异味，居民普遍反映水质得到明显改善，口感更好。
2. 某学校二次供水系统
   一所容纳 5000 名师生的学校，其二次供水系统规模为日供水量 1500 立方米左右。选用了氧气型高压放电式臭氧发生器与曝气装置相配合的方式进行消毒。学校根据自身用水规律，每天分三个时段（早上上课前、中午午休时、下午放学后）开启臭氧发生器进行消毒，通过调节气体流量调节阀，控制臭氧产量，使水中臭氧浓度保持在 0.3mg/L 左右。通过这种方式，有效杀灭了水中的常见病菌，抑制了水池内藻类的生长，解决了此前存在的水有异味、偶尔出现水质浑浊等问题，保障了师生的饮用水安全和良好的用水体验。