在空调系统设计中，对制冷机、换热设备、末端装置等有着足够的重视，但对空调水系统中水的处理问题认识不足。一般来讲，空调冷冻水系统中在闭式系统中循环，并经过软化处理，不会存在太多问题。而空调冷却水系统中，由于冷却塔中的水暴露于空气中，并且由于为了降低运行成本而采用自来水补水，存在腐蚀、结构、菌藻滋生等问题。这些问题的存在将严重缩短设备的使用寿命，导致设备换热效率明显下降，造成能源浪费，并且增加管道阻力，使管道输送能力下降35％～55％。另外，产生的菌类随水分蒸发传播在空气中，这将严重危害人们的健康。因此，对冷却水进行防腐、阻垢、杀菌灭藻处理是十分必要的。通常采用的冷却水处理方法由软化法、磁化法、静电及电子法、药剂法。从上世纪80年代起，臭氧法处理冷却水技术在欧美等一些发达国家兴起，大量应用于实际工程中，下面就其机理及工程设计方法加以详细阐述。
1．处理机理
1.l 臭氧的理化性质
臭氧是由3个氧原子组成的氧的同素异构体。在常态下是淡蓝色气体，具有特殊气味。臭氧具有*的氧化能力且又不稳定，在水溶液中，臭氧仍保持着氧化性。臭氧在水中的溶解度很高，大约是氧气的10倍。
1.2 臭氧的杀菌灭藻机理及影响因素
臭氧杀菌主要是靠其分解后产生的新生氧的氧化能力。臭氧首先与细胞壁的脂类的双键起反应，穿破胞壁进入细胞内部，作用于外壳脂蛋白和内面的脂多糖，使细胞的通透性发生改变，zui后导致细胞融解、死亡。
臭氧杀菌灭藻能力受臭氧浓度、水温、pH值、水的浊度等因素的影响。一般来说，臭氧浓度越高，杀菌作用越强。随着水温的增加，臭氧的杀菌效果也加强，但和其他消毒剂相比，臭氧的消毒效果受温度影响较小。若水温在4～6℃时臭氧的杀菌效果作用为1，则在8～21℃时为1.6，在36～38℃时为3.2，当水的pH值高时，杀菌效果不好，应增加臭氧的投放量，水的浊度随臭氧杀菌有一定的影响，浊度在5ml/L以下，则影响不大。
1.3 臭氧在冷却水中缓蚀与阻垢机理
臭氧作为单一使用的水处理药剂，具有操作简单，排污量少，既能节水节能，又不用调节水的PH值，不存在二次污染等诸多优点，对循环冷却水的缓蚀、阻垢效果均有良好的效果。
1.3.l 臭氧防腐机理
冷却水系统腐蚀，主要是由于水中存在的溶解氧与金属反应形成的化学和电化学腐蚀。实践表明，臭氧是一种强氧化剂，其抑制腐蚀的机理与铬酸盐缓蚀剂的作用大致相似，主要原因是由于冷却水中活泼的氧原子与亚铁离子反应后，在阳极表面形成一层含γ—Fe2O3的氧化物钝化膜。这种膜薄、密实且与金属结合牢固，能阻碍水中的溶解氧扩散到金属表面，从而抑制腐蚀反应进行。同时，由于这种氧化膜的产生，使金属的腐蚀电位向正方向移动，迅速降低了腐蚀速率。
另一方面，臭氧法水处理不需向水中投加药剂，使排污量减少，盐分的浓缩倍数高，循环水的pH值维持在8—9之间，属于弱碱性，减轻了腐蚀的作用。
1.3.2 臭氧阻垢机理
臭氧于水分子接触后，会立即发生还原反应，产生了原子氧（O）和羟基（OH）：
O3→O2 +（O）
（O）+ H2O→ 2OH
羟基（OH）是一种催化剂，能使有机物发生连锁反应：
OH + RH→ R·+ H2O
R· + O2→ R O2·
R O2·+ RH→ R OOH + R
R OOH→ CO2
因此，臭氧的强氧化性有效地控制了循环水中微生物的生长，减轻了生物污垢及其引起垢下腐蚀。臭氧不能直接氧化钙、镁盐类的水垢成分，只能氧化垢层基质中有机物成分，使垢层变松脱落，从而引起阻垢的作用。
2．臭氧处理空调冷却水的试验研究
用单一臭氧进行冷却水处理的试验研究首先是在美国佛罗里达州*宇航中心（KSC）进行的。试验选择了该处的一个空调冷却水系统，过程持续了14个月。冷却水循环量约为400m3/h，补水为当地自来水，其水质如表1所示。
试验过程及结果如下。
2.l 试验开始后，停止加入除臭氧以外的一切水处理剂，用补充水置换原来的循环水并通入臭氧。3周后，水中的细菌总数从2.1×104～6×107个/ml降低到（2.0～3.0×102个/ml）加冷却塔上的粘泥从绿色变为灰色并开始松软脱落。冷却水的浊度于3～4周内从30～60JTU逐步下降到5～10JTU，水质变清。塔池下积聚数英寸的松垢和粘泥。2.2臭氧处理方式的经济性：采用传统的化学处理，一年的操作和维修费用为12045美元，而采用臭氧处理一年的费用仅为2565美元。臭氧系统设备及安装的一次性投资为16057美元。因此，第三年臭氧系统的投资即可收回。
3．臭氧处理空调冷却水的设计方法
空调冷却水系统一般连续投加臭氧，臭氧发生器可与循环水泵联动。连续投加臭氧量非常小，lm3/h的冷却水中投入0.1lg/h的臭氧即可。由于空调冷却水在循环回路中每循环一次，一般为几分钟，不会超过60min，根据经验可只有一个臭氧注入点。投加点可设在循环水泵的出口或冷却塔盘中。
3.l 投加点设在循环水泵出口（见图1）
臭氧发生器设在机房内，不需要特别保护，但由于设置了引射水泵，增加了水泵耗电量。引射水泵及文丘里臭氧注射器的选择需要进行计算。一般情况下，引射水泵及文丘里臭氧注射器由臭氧发生器制造商配套供应，设计人员只需按循环水流量选择臭氧发生器的产气量即可。臭氧需要量为0.1Qg/h（Q为循环水流量，m3/h）。3.2 投加点设在冷却塔水盘中（见图2）
这种投加方式设计、安装十分简便，运行费用低，不需要设引射水泵及文丘里臭氧注射器，但臭氧发生器需要靠近冷却塔设置，需要加设防雨措施。臭氧发生器的产气量也按0.1Q（g/h）选取，Q为循环水流量（m3/h）。
4．结论
经试验证明，单一使用臭氧处理空调冷却水，具有良好的杀菌、防腐、阻垢功能，它既能减轻由于腐蚀、污垢等造成的能源浪费，又能消除军团病菌对人体健康的威胁。因此，在空调冷却水系统中，具有很好的应用前景
