目前，臭氧已在飲用水處理、污水處理、空氣凈化、化工氧化、紙漿漂白、食品加工、醫療與家庭等多個領域得到廣泛應用，其應用規模、應用深度與產品規格都達到*水平，我國近年臭氧應用發展較快的是自來水廠、制藥工業和食品加工業。
人工合成臭氧的裝置統稱為臭氧發生器，其設計與制造技術涉及國民經濟多個技術行業，臭氧系統的可靠運行需要其它行業技術研發和技術進步給予支撐。
1．基礎介紹
臭氧發生器主要由兩個部分組成：一部分是一個包含有放電體的容器，通常被稱為臭氧放電室；另一部分是一套為臭氧放電室提供高壓電源的電源系統，通常被稱為臭氧電源或供電單元（PSU）。
構成臭氧發生器的基本部分的定義如下：
1.1 臭氧發生單元 ozone generation unit
組成產生臭氧的基本元件。
1.2 臭氧發生裝置 ozone generation device
安裝臭氧發生單元的裝置，俗稱“臭氧放電室"。
1.3 臭氧電源裝置 power supply unit
將輸入電源轉化為中頻高壓電源或高頻高壓電源的裝置，也稱為“供電單元"，使臭氧發生裝置內形成高壓電場。
1.4 臭氧發生器 ozone generator
產生臭氧所必需的全部裝置，包括臭氧發生裝置和臭氧電源裝置兩大部分。
1.5 電極 electrode
與具有不同電導率的媒質形成導電交接面的導電部分；在臭氧發生單元中系指分布高壓電場的導電體。
1.6 介質管（板） dielectric tube (plate)
其由基本電磁場性能是受電場作用而極化的物質所構成的零、部件；在臭氧發生單元中系指位于兩電極間，造成穩定的輝光放電的絕緣體。
1.7 介質強度 dielectric strength
材料能承受而不致遭到破壞的高電場強度。
1.8 電暈放電 corona discharge
氣體擊穿后，出現極間電壓減小的現象，并同時在電極周圍出現昏暗輝光，稱為電暈放電。
1.9 輝光放電 glow discharge
當電場強度超過某值時，以發光表現出來的氣體中電傳導現象，此時輝光擴展到兩電極之間的整個放電空間，沒有大的嘶聲或噪聲，也沒有顯著的發熱或電極的蒸發。
2．分類及臭氧類型標記
2.1 分類
2.1.1臭氧發生器按其基本臭氧發生單元的安裝方式可分為：
a)臭氧發生單元水平安置為臥式。
b)臭氧發生單元豎直安置為立式。
2.1.2 臭氧發生器按其工作頻率可分為：
a)工作頻率在50Hz之間的稱為工頻臭氧發生器
b)工作頻率在50～1000Hz之間的（一般從400Hz開始，含1000Hz）稱為中頻臭氧發生器
c)工作頻率在1000Hz以上的稱為高頻臭氧發生器。
2.2 臭氧發生器規格系列的劃分可采用單位時間內臭氧的生產能力來表示，基本單位為g/h，大型機單位為kg/h。
2.3 臭氧類型標記
GB/T 37849-2019《水處理用臭氧發生器技術要求》規定臭氧發生器型號標記主要按單位時間內臭氧的生產能力來表示，具體規定如下：
CF □ □-□ □-□ □
固定結構，W-臥式，L-立式，可省略
氣源類別，O-氧氣，A-空氣，可省略
產量單位，G-g/h，K-kg/h
額定臭氧產量
1工頻，2中頻，3高頻
G管式，B板式
臭氧發生器
示例：每小時產生500g臭氧的中頻管式臭氧發生器標記為：CF-G-2-500g。
3．臭氧發生器設計、制造和檢驗標準
3.1 臭氧發生器設計、制造標準
臭氧發生器嚴格按照以下標準設計制造：
3.1.1中華人民共和國國家標準GB/T37894-2019《水處理用臭氧發生器技術要求》，臭氧發生器達到優級品；
3.2 臭氧發生器檢驗標準
3.2.1 中華人民共和國國家標準GB/T37894-2019《水處理用臭氧發生器技術要求》
4．臭氧發生器設計運行條件
臭氧發生器按室內安裝要求設計，使用方應確保設備在設計條件范圍內運行。
4.1 溫度
臭氧發生器設計環境溫度范圍為不高于45℃。
4.2 濕度
臭氧發生器設計相對濕度＜85%。
4.3 冷卻水
臭氧發生裝置以水為冷卻劑，冷卻水溫度以15-20℃為宜，一般要求不高于28℃。冷卻水溫度≤32℃時，臭氧發生器能連續工作運行，但30℃冷卻水的臭氧產量比15℃下的額定產量要低10~20%。
冷卻水須保證較高的水質，一般要求渾濁度不超過10度（NTU），硬度不大于450mg/L，氯化物不大于150mg/L，COD不大于100mg/L，懸浮物不大于10mg/L并不能在容器內造成沉積，這對臭氧發生器長期連續運行有好處。
根據現場條件，臭氧發生器的冷卻水因地制宜采用開路或閉路循環，或回流到水處理系統工藝中的方式；根據水質特點，采取適當的防結垢、防有機物沉積等措施。
4.4 大氣壓
臭氧發生器按標準大氣壓設計，即大氣壓為101.3KPa，大氣壓的變化對臭氧發生器正常工作基本無影響，但高海拔地區使用臭氧發生器時應注意大氣壓變化對臭氧濃度檢測帶來的影響進行壓力修正，空氣壓縮機選型時應考慮大氣壓變化對實際排氣量的影響。
4.5 氣源
用于臭氧產生的氣體必須是氧氣或含有氧氣的氣體，氣體中應該盡可能不含有水分、灰塵、油、碳氫化合物（烴）和氫之類的雜質。所有這些雜質都會對臭氧形成過程產生不良影響，并可能對設備產生嚴重的損壞。
供給臭氧發生器的原料氣體品質指標要達到如下要求：
4.5.1 含水量：要求氣源露點低于-55℃（空氣源），-60℃（富氧源），-70℃（液氧源）；
4.5.2 含油量：要求含油量低于0.01mg/m3(21℃)，好能低于0.003mg/m3(21℃)；
4.5.3 雜質顆粒度：要雜質顆粒小于0.1μm，好能小于0.01μm；
4.5.4 溫度：一般要求溫度不高于25℃；
4.5.5 壓力：要求有一定的壓力，一般要求0.1MPa以上，以保證臭氧發生器穩定工作并滿足后級臭氧氣體輸送及投加的需要。
4.6 電源條件
臭氧發生器使用380V/3ph/50Hz電源，允許電壓波動范圍為±5%。

5．臭氧發生器技術參數
臭氧發生器技術參數見下表：
項 目 指 標 項 目 分 類 指 標
輸入電源 380V/3ph/50Hz 臭氧濃度 氧氣源 120 mg/L ~150mg/L
工作電壓 4.5kV 空氣源 20 mg/L ~30mg/L
工作頻率 800 Hz ~1500Hz 進氣流量 氧氣源 6.7 Nm3/h•kgO3~8.3Nm3/h•kgO3
氣源露點 ≤-45℃ 空氣源 35 Nm3/h•kgO3~50Nm3/h•kgO3
進氣溫度 20℃左右 功耗 氧氣源 7kW/kgO3~8kW/kgO3
工作壓力 0.05MPa~0.15MPa 空氣源 15 kW/kgO ~16kW/kgO3
冷卻水溫度 28℃以下 冷卻水流量 氧氣源 1.7 T/h•kgO3~2T/h•kgO3
冷卻水溫升 3℃~5℃ 空氣源 3 T/h•kgO3~4T/h•kgO3
6．臭氧發生器性能指標試驗
臭氧濃度、產量、電耗的測量詳見GB/T37894-2019《水處理用臭氧發生器技術要求》8試驗方法。
6.1 臭氧濃度
臭氧濃度可用國標碘量化學法，也可使用紫外吸收儀器法。
6.1.1 碘量化學法
臭氧O3作為氧化劑通過與KI反應生成游離I2顯色，再用Na2S2O3標準液滴定產生反應至無色，符合1molO3:2molNa2S2O3的定量關系。其計算公式為：
Co3＝（ANa×B×24000）/Vo （mg/L）
式中 CO3——臭氧濃度 mg/L
ANa——Na2S2O3標準液用量 mL
B ——Na2S2O3標準液濃度 mol
Vo——臭氧氣體采樣體積 mL
操作方法詳見GB/T37894-2019《水處理用臭氧發生器技術要求》附錄B。
說明 ：
（1）Na2S2O3標準液濃度在測定標準型發生器時（Co3≥10mg/L）一般用0.10mol。在用于測定低濃度臭氧時（Co3≤1mg/L），應選用0.01mol，否則滴定量太少，降低測定精度。
（2）臭氧氣體采樣體積Vo是一個重要參量。國內采用的濕式流量計（煤氣表）由于腐蝕增加轉輪摩擦阻力，顯示數值會比實際氣量小，計算的Co3偏高。當使用轉子流量計（包括大氣采樣器）計量Vo時會由于其精度低而失準。這個問題出現的很多。臭氧協會推薦使用皂膜流量計計量Vo或用皂膜流量計校準濕式流量計和轉子流量計。
（3）作為標準型發生器測定臭氧濃度時要換算到標準狀況（STP）。在高濃度（≥10mg/L）時應應用兩個采樣瓶串聯，以保證測定精確。
6.1.2 紫外吸收儀器測定
λ為253.7nm的紫外光對臭氧具有大吸收值并符合比爾－朗伯定律，利用其特性原理研制的紫外吸收臭氧濃度分析儀具有很高的精度和穩定性，其數字顯示并可記錄數據，使用方便。美國環保局（EPA）和德國標準（DIN19627-1993）都認定其符合臭氧濃度檢測要求的儀器。北京生產的國產臭氧檢測儀已生產使用多年，該儀器有不同的濃度量程規格供使用選擇。
值得提醒的是，紫外吸收檢測儀也是由碘量化學法作標定校準的。利用紫外儀器作臭氧設備鑒定檢測時，應預先進行校準檢驗。
6.2 臭氧產量
6.2.1 方法原理概要：臭氧濃度數值與進入臭氧發生器總氣體量數值的乘積即為產量。
6.2.2 氣體轉子流量計 工業級
6.2.3 氣體流量的修正計算：流量計使用時被測氣體的溫度、壓力，往往與流量計分度標定時有所不同。因此，使用時讀數的流量顯示值，常常不是流經流量計氣體的真實反映，必須予以修正。其公式如下：
Qn =(PsTn/PnTs)1/2 ·Qs(m3/h或L/h)
式中： Qn——標準狀態下，氣體實際流量，m3/h或L/h；
Qs——測量（試驗）狀態下，氣體在儀表中的顯示流量，m3/h或L/h；
Ps——測量（試驗）狀態下，氣體的壓力，Pa；
Tn ——儀表標定時的絕對溫度，(273.15+20)K；
Ts——測量（試驗）狀態下，氣體的溫度K；
Pn——儀表標定狀態時的絕對壓力（一個標準大氣壓1.01325×105Pa）。
6.2.4 臭氧產量的計算
DO3 =CO3 ·Qn (g或mg)
式中 DO3——臭氧產量，g或mg。
值得注意的是，作為CJ/T3028.2-1994的碘量化學法，目前還沒有加入溫度修正和壓力修正，一些相關的專家已經提出，濃度檢測中應該將不同溫度與氣壓值下的計算值進行修正；考慮到引起氣壓變化的主要因素是海拔高程，可以用海拔高程作為修正參照，并提出了供參考的修正值：
不同溫度下的修正值如下（假定氣壓為標準大氣壓）：
溫度(℃) 0 10 20 30 40
修正量(%) 0 +3.66 +7.32 +10.98 +14.64
不同海拔下的修正值如下（假定氣溫為0℃）：
海拔(m) -150 0 200 500 1000 2000 3000
氣壓(105Pa) 1.03143 1.01325 0.98901 0.95265 0.89205 0.77085 0.64964
修正量(%) -1.74 0 +2.41 +6.28 +13.41 +31.03 +55.24
還有紫外吸收儀器法，儀器有溫度補償和壓力補償，普通的儀器同樣也應進行溫度修正和壓力修正。
6.3 產量與電耗的關系
臭氧發生器的發生量為其每小時產生的額定臭氧量（g/h或kg/h）。同一臺臭氧發生器，只改變氣源，其額定發生濃度和發生量都要改變。一般關系空氣源的臭氧濃度為氧氣源的1/5，臭氧產量為1/2。發生器的額定發生量是在冷卻水溫15℃條件下以額定功率運行，產生額定臭氧濃度時的臭氧產量，這時的電耗是額定電耗kWh/kgO3。臭氧發生器的技術指標即為此三項數值，三項指標同時限定了供氣的標準狀態氣量Nm3/h。
臭氧濃度與發生量及電耗為反向相關，即同一臺發生器在額定功率下運行，臭氧濃度越高，臭氧產量越小，電耗越大。

7．臭氧發生器技術要求
7.1 臭氧發生裝置的技術要求
7.1.1臭氧發生裝置設計應按GB5083《生產設備安全衛生設計總則》進行。
7.1.2 臭氧發生裝置容納臭氧發生單元的外殼設計及制造應符合JB741《鋼制焊接壓力容器技術條件》的要求，所使用的鋼板應優先選用按GB6654《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼厚鋼板》的技術條件所制造的鋼板或按JB1150《壓力容器用鋼板超聲探傷》進行檢驗，制成的臭氧發生裝置外殼應按JB1152《壓力容器對接焊縫超聲探傷》進行檢驗。
7.1.3 臭氧發生裝置外殼宜采用JB1153《壓力容器公稱直徑》和JB1154《橢圓形封頭型式與尺寸》的數值制造。
7.1.4 臭氧發生裝置外殼所用法蘭應按JB1157-1164《壓力容器法蘭》的標準制造。
7.1.5 臭氧發生裝置外殼應設置觀察窗；大型臭氧發生裝置外殼宜設置檢修孔，其應按JB2555《碳素鋼、低合金鋼人、手孔分類與技術條件》的標準制造。
7.1.6 臭氧發生裝置應設置水、氣排空裝置和水、氣安全閥或水、氣安全減（泄）壓裝置。
當受到條件限制時，水、氣安全閥或水、氣安全減（泄）壓裝置可設置在與臭氧發生裝置連接管道上，作用與在臭氧發生裝置等同處。
7.1.7 臭氧發生裝置應設置水、氣壓力及溫度顯示儀表或顯示儀表的安裝接口；受到條件限制時，可在與臭氧發生裝置連接管道上，作用與在臭氧發生裝置等同處設置水、氣壓力及溫度顯示儀表或顯示儀表的安裝接口。
7.1.8 臭氧發生裝置水、氣進口或出口應設置流量顯示或流量計量儀表，也可設置流量顯示或流量計量儀表的接口。
7.1.9 臭氧發生裝置與水、氣管道連接的接口宜選用法蘭盤連接；選用的法蘭盤應按GB2555《一般用途管法蘭連接尺寸》和GB2556《一般用途管法蘭密封面形狀和尺寸》制造。
7.1.10 臭氧發生單元中的電極材料應使用的輝光放電條件下、臭氧氧化環境中可長期穩定工作的導電材料制成。
7.1.11 臭氧發生單元中的電極材料應各自滿足不同類型的臭氧發生器，在不同的使用條件（環境）中，對電極材料所要求應具備的物理（機械）、化學的性能要求。
7.1.12 臭氧發生單元中，直接處于輝光放電界面的電極表面光潔度，不得低于各臭氧發生器在工作條件范圍內保持正常穩定輝光放電的技術要求。
7.2 臭氧電源裝置的技術要求
7.2.1臭氧電源裝置的設計應按GB4064《電氣設備安全設計導則》進行。
7.2.2 臭氧電源裝置主要包括主供電變壓器（如有需要）、變流器、電抗器、升壓變壓器、控制系統及顯示儀表等。
7.2.3 根據供電電網及要求的不同配置主供電變壓器或進線電抗器，向變流器提供合適匹配的電源。
7.2.4 常見的變流器有整流（或斬波）電路、逆變電路等，應根據臭氧發生量的范圍及具體特點配置，將供電電源轉換成輝光放電所要求的中、高頻中壓交流電源傳輸給升壓變壓器。變流器應優先使用IGBT組件，以提高電源的功率因數，減少諧波。
7.2.5 經過高壓變壓器升壓后將高壓電源輸送到臭氧發生裝置。
7.2.6 電源控制系統盡可能采用數字控制方式代替模擬控制方式，按設定程序啟動及關斷。
7.2.7 大型臭氧電源裝置應根據需要設計用于整機保護的保護電路或安全回路，控制及操作系統可根據需要用自動化控制儀表及觸屏等，實現設備的自動化控制，并預留于符合相關要求的通訊接口。
7.2.8 過載能力
臭氧電源裝置在輸入功率為1.2倍額定功率下間歇工作15個周期后，總裝配不得變形，接頭和連接件不能有松動現象，仍能正常工作。
7.2.9 功率偏差
在額定電壓和正常工作溫度下，其輸入功率的偏差應不超過標稱值的＋5%。
7.2.10 防觸電保護
臭氧發生器的結構應能防止使用者與帶電部件發生意外接觸。
8．臭氧發生器特點
典型臭氧發生器如右圖所示，設備框架式一體化設計，相關控制閥門、儀表等安裝完畢，自動控制、自動保護停機、緊急停機，設備供貨時包含一體化安裝管道及管道安裝支架。
自動化控制機型隨機配備PLC和一套自動化檢測儀表和閥門，用于監控臭氧發生器工作并可與總控PLC通訊。
詳細控制檢測點及工作原理詳見其他章節內容。
按設備類型、安裝及用途類型、單位時間內臭氧的生產能力來表示臭氧發生器，具體規定如下：
□ □－□ □－□ □
前面四個格表示基本類型標記，具體規定如下：
□ □－□ □－□ □
臭氧產量單位，G表示克/小時，K表示千克/小時
臭氧產量數值，指以設備類型規定氣源時的額定臭氧產量數值
設備類型后綴，用于區分設備安裝或用途類型：
D 表示臭氧放電室和臭氧電源分體組裝，分體式底座機
P 表示臭氧放電室和臭氧電源安裝在一個機柜內（柜式機）
F 表示臭氧放電室和臭氧電源分體組裝，一體式底座機
A 表示內置吸附干燥的柜機
O 表示內置富氧機組的柜機
C 表示含空氣壓縮機的柜機
H 表示濕空氣放電型的柜機（一般含風機，用于空氣殺菌）
V 表示負壓放電型機的柜機（一般含風機，常用于泳池殺菌）
設備類型，按進入臭氧放電室的氣源區分：
O，OXYGEN表示氧氣（富氧氣）源型，A，AIR表示空氣源型
后面的格表示輔助標記，可用于表示系列、設計序號、專用等，具體規定待編。
標記示例：
以空氣為氣源，每小時產生200g臭氧，內置吸附干燥機組的柜式一體機臭氧發生器標記為AA-200G；
以氧氣為氣源，每小時產生6kg臭氧，臭氧放電室和臭氧電源式分體組裝臭氧發生器標記為OD-6K；
8.1 臭氧放電室
臭氧放電室是臭氧產生的關健部分，臭氧發生器放電室為不銹鋼材質，外表面采用噴砂防腐處理，采用DTA非玻璃放電體。
臭氧放電室由放電室罐體、放電體、高壓熔斷器等部件組成，是由一個或多個放電單元并聯組成的結構。
8.1.1 放電室罐體（水套）：放電室罐體實際上是一個列管式的換熱容器，由筒體、封頭、法蘭、端板、外電極管、視鏡、接管等組成，根據設計及工程需要選用304或316L等材質。放電室外電極管按照極精密的標準制成，在內部呈蜂窩狀排布。整個罐體焊接而成，通過法蘭連接完成裝配。

8.1.2 介電體：分為玻璃、搪瓷、陶瓷等幾種。
8.2 臭氧電源
臭氧電源采用中、高頻放電技術，變流裝置為可控硅或IGBT，高壓變壓器為干式變壓器，效率高；主電路還設有安全回路，確保主電路在意外工況下不會受到損壞。
電源柜體采用組合式機柜，電源裝置所有組成部件均裝配在機柜內部；高檔機型電源裝置為封閉式內冷卻，進一步增強對惡劣環境的適用性。
電源控制裝置才用CPU全數字控制方式，可靠性高，控制系統設置多重保護回路，能及時顯示異常工作狀況并輸出報警信號。電源控制系統還具有在線升級功能，能根據微電子技術的發展和集成電路技術的發展，大限度地優化電源系統。