一、臭氧的原理

隨著工業的發展，污水中所含的污染物種類不斷增加，水源污染問題日益顯現，目前，各大供水企業正積極通過技術進步和加強管理來提高飲用水水質。深度處理工藝以其技術優越性正在成為技術改造的主要工藝。臭氧作為一種環保型的殺菌消毒劑，殺菌效率高，具備除味、脫色，改善水質功能，且沒有二次污染，被認為是未來水處理領域的新興技術。

臭氧（O3）是氧的同素異形體，它是一種具有特殊氣味的淡藍色氣體。分子結構呈三角形，密度是氧氣的1.5倍，在水中的溶解度是氧氣的10倍。臭氧具有極強的氧化性的特點，被世界公認是一種廣譜高效殺菌劑，它的氧化能力高于氯一倍，滅菌比氯快600-3000倍，甚至幾秒種內可以殺死細菌。臭氧可殺滅細菌繁殖體和芽胞、病毒、真菌等，臭氧還可以氧化、分解水中的污染物，在水處理中對除嗅味、脫色、殺菌、去除酚、氰、鐵、錳和降低COD、BOD等都具有顯著的效果。產生臭氧的方法是用干燥空氣或干燥氧氣作原料，通過放電法制得。另一個生產的臭氧的方法是電解法，將水電解變成氧元素，然后使其中的自由氧變成臭氧。其優點是：沒有離子污染；待消毒處理的水是用來產生臭氧的原料，因此沒有來自系統外部的其他污染；臭氧在處理過程中一生成就被溶解，即可以用較少的設備進行臭氧處理。若在加壓條件下，可生產出較高濃度的臭氧。臭氧依靠其強氧化性能可快速分解產生臭味及其其它氣味的有機或無機物質后達到脫臭效果，將臭味根源物質分解成無害物質。

臭氧氧化工藝的原理是將快速混合接觸氧化、微絮凝、泥渣分離、浮油氣浮分離集中為一個處理系統，既能眼花分解去除微小的有機物、膠體雜質、腐殖酸， 又能去除水中污染的浮油及藻類微生物和細菌、病毒等。臭氧在含高溶解有機碳的水源中使用，還可防止生物大量繁殖，抑制藻類生長能力，使水中微生物的長勢和消毒副產品受到最大程度的控制，在水藻繁盛季節臭氧的使用可保持水體的生物學穩定性，增強水體的自凈功能。臭氧用在水處理中有以下幾個優點：臭氧是優良的氧化劑，可以殺死抗氯性強的病毒和芽孢；臭氧消毒受污水PH值及溫度影響較??；臭氧去除污水中的色、嗅、味和酚氯等污染物，增加水中的溶解氧，改善水質；臭氧可以分解難生物降解的有機物和三致物質提高污水的可生化性；臭氧在水中易分解，不會因殘留造成二次污染。

二、臭氧的應用技術

用于水處理的臭氧應用技術主要由氣源處理系統、臭氧發生系統、電源控制系統、自動監測保護系統和氣水混合系統等幾部分組成。氣水混合裝置是臭氧用于水處理必不可少的配套設備，雖然臭氧易溶于水，溶解度比氧氣高十幾倍，但必須采用一定的技術手段使臭氧與水充分接觸，其中接觸面積、時間、臭氧濃度、壓力等都是混合效率的決定因素。目前，臭氧與水的混合主要有以下幾種：

1）嚗氣法：這是一種傳統的簡便方法，帶有一定壓力的臭氧氣利用某種泡化器，讓其形成縮小氣泡與水充分接觸，不難看出，氣泡越小，深度越大，接觸時間越長，效果越好。

2）射流法：也稱文丘里法，是利用水在管道中流動時通過裝置變徑加快流速形成負壓吸氣，通入的臭氧與水在管路中混合；

3）渦輪負吸法：這種方式是通過水泵吸程加裝氣路，在供水時形成負吸將臭氧帶入水中，效率較高。

4）反應塔法：這種方法是通過一個較高的裝置塔，將水由高處噴下形成霧狀，將臭氧化氣體自設置在塔底部的微孔擴散設備擴散成微小氣泡上升，與水流形成逆行，使臭氧氣與水充分接觸形成臭氧水。

三、臭氧在污水處理中的應用

1、臭氧對剩余污泥的減量化

活性污泥法使污水日處理能力得以提高，并作為一種常見的污水處理技術在國內外得到廣泛應用，但污水處理過程中產生的剩余污泥已成為一個難題，污泥處理費用占整個污水處理費用的比重很大。在剩余污泥減量化技術當中，用臭氧對污泥進行前處理的減量化技術已經比較成熟。經臭氧處理后的污泥作為污水的一部分和目標廢水一起進入曝氣池，被微生物利用消化，部分轉化為二氧化碳， 經過這樣一個臭氧對污泥的預處理過程，剩余污泥得到大幅度減量。臭氧剩余污泥減量技術現場需要臭氧發生器，能量消耗較大，高效率臭氧發生器的開發和臭氧的利用率對于降低污水成本有很大的作用。日本近年來一直致力于高效率臭氧器的開發，在提高臭氧利用效率等研究上，改變連續第濃度臭氧處理污泥為間歇搞濃度臭氧處理污泥，用實際廢水作對照實驗，發現改進后的臭氧污泥處理，所需的臭氧量約為原料的四分之一。同時處理水質要優于連續低濃度臭氧處理的水質，為降低臭氧污泥減量的污水處理技術成本提供了一個可能的途徑。

2、臭氧對水體的除臭

在污水處理工藝過程中產生氣味的物質主要由碳、氮和硫元素組成。只有少數產生氣味的物質是無機化合物，如氨氣、磷、硫化氫；大多數產生氣味的物質是有機化合物，如低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類等。就本人所在的污水處理廠進水情況來分析，80%的進水量為生活污水，即有機物質的含量是很高的，無機化合物的含量相對比較少。產生氣味的物質大多是有機化合物，如低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類等，這些物質都帶有活性基團，容易發生化學反應，特別容易被氧化，利用臭氧具有強氧化性這一特點，氧化活性基團，氣味消失，從而達到除臭的原理。臭氧除了脫除異味外，還可以防止異味的再產生，這是由于臭氧發生器產生的氣體中含有大量的氧氣或空氣，而產生臭味的物質易在缺氧環境下導致發臭，采用臭氧處理，在氧化除臭的同時，形成富氧環境，可阻止臭味的再產生。對于城市生活污水廠污水處理環境的改善作用還是比較大的。

四、臭氧處理系統的安全性 

臭氧氣體具有很強的腐蝕性，在潮濕情況下腐蝕性最強，因此臭氧發生設備應采取相應的防腐措施。接觸池在使用鋼筋混凝土材料時應加防腐涂層。臭氧具有毒性，因此在臭氧設備間應設置通風設備，臭氧輸送管道及臭氧設備必須密閉，防止泄露。必須設置尾氣處理或尾氣回收裝置，反應后排出的臭氧尾氣必須經過分解破壞或回收利用，達到排放標準，否則將污染大氣。

五、結語

盡管臭氧具有極強的氧化性，在水處理中作用很大，但也有一定的局限性，臭氧并不是萬能的。在污水處理中，對于某些有機物或中間產物，臭氧（特別濃度低時）很難將其完全氧化和去除。所以對于一些復合化水的處理，臭氧作為一個重要環節是有效的，復雜污水配用生化法、光催化法或藥物輔助都是必要的。

臭氧對水的處理用途是廣泛的，但對不同的水質也要采用一些不同的辦法，必要時采取一些絮凝過濾技術加以配合。只有這樣，才能使臭氧化法在水處理上的應用變得廣泛。處理工藝越成熟，發展前景越廣闊。

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