水厂臭氧消毒处理

臭氧活性碳技术是目前国际上最先进的自来水处理工艺，在日、 美、欧等发达国家已广泛采用，目前我国昆明、上海、大庆的自来水厂已开始采用该技术，取得了明显的效果。采用臭氧消毒处理是水厂消毒的发展趋势。

一、臭氧在水处理中的应用

20世纪90年代起，由于怀疑水中的有机物和天然物质与氯发生反应形成的三甲烷具有致癌性，美国、日本和英国等国家也逐渐开始在水处理工程中的应用臭氧处理工艺。

由于臭氧比氯有较高的氧化电位，因此它比氯消毒具有更强的杀菌作用。对细菌的作用也比氯快，且在很大程度上不受PH的影响。有关资料报道，在0.45mg/L臭氧作用下，经过2min，脊髓灰质炎病毒即死亡；如用氯消毒，则剂量为2mg/L时需经过3h，当1mL水中含有274~325个大肠菌，在臭氧剂量为1mg/L时可降低在肠菌数86%：剂量为2mg/L时，水几乎可以完全被消毒。

1．较之传统的氯消毒方法，臭氧消毒还有如下优点： 
（1）消毒的同时可改善水的性质，且较少产生附加的化学物质污染。 
（2）不会产生如氯酚那样的臭味。 
（3）不会产生三卤甲烷等氯消毒的消毒副产物。 
（4）臭氧可就地制造赤获得，它只需要电能，不需要任何辅料和添加剂。

（5）某些特定的用水中，如食品加工，饮料生产以及微电子工业等，臭氧消毒不需要从已净化的水中除去过剩余臭氧尚有0.4mg/L, 但经过水厂清水池的停留后，水中的剩余臭氧已完全分解，没有剩余消毒剂的水将进入管网。因此，经过臭氧消毒的自来水通常在其进入管网前还要加入少量的氯或氯胺，以维持水中一定的消毒剂剩余水平。

二、臭氧的主要特性和消毒机理

1．臭氧的特性

1）臭氧的分子式是O3，是氧的同素异形体，臭氧的英文词为“OZONE”，来源于希腊语。意为“味道”。在常温常压下，臭氧是淡蓝色的具有强烈刺激性气味的气体，臭氧具有很高的氧化电位（2.076V），比氯（1.36V）高出50%以上，因此它具有比氯更强的氧化能力。 臭氧分子极不稳定,可自行分解,伴随着分解过程全放出能量，因此臭氧比氧具有更高的活性和氧化能力。

2）臭氧气体向水中的传递能力：许多实验表明，臭氧气体要溶解在水中，首先必须在与之接触的液体表面上完全扩散进而溶解在表面的液体中、最终扩散到液体的内部，因此，气液两相间的传递率主要由下列因素所决定：

（1）气液两相的物理特性；

（2）气体通过气液界面的浓度差； 
（3）气体湍流的程度。

2.臭氧的氧化反应和消毒机理

臭氧一经溶解在水里，会出现下列两种反应：一种是直接氧化，它是较缓慢的且有明显选择性的反应；另一种则是在水中羟基、过氧化氢、有机物、腐植质和高浓度的氢氧根诱发下自行分解成羟基自由基，间接地氧化有机物、微生物或氨等。后一种反应相当快，且没有选择性，另外还能将重碳酸根氧化成重碳酸和碳酸。这两种反应中后一种反应更强烈，氧化能力更强，臭氧的自行分解率在很大程度上取决于ph值、温度、UV值、臭氧浓度以及水中存在的其他可去除物，其分解速率可由余臭氧的含量来间接表示。由于重碳酸盐和碳酸盐（尤其是碳酸盐）具有较强的缓冲性能，因此在低PH和高缓冲性能的余臭氧可维持较长时间。臭氧可杀菌消毒的作用主要能氧化微生物细胞的有机物或破坏有机体链状结构而导致细胞死亡，因此，臭氧对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。因此，臭氧在杀伤微生物的同时，还能氧化水中的各种有机物。去除水中的色、嗅、味和酚等。

三、臭氧对水消毒系统：臭氧对水消毒系统常有四部分组成，包括气源臭氧发生/接触反应和尾气处理。

按照臭氧对水消毒系统的运行特点，气源部分是臭氧消毒系统中的前置系统，它的作用是为臭氧发生器提供所需的可靠的质量足够的气体，臭氧发生部分是臭氧消毒系统中的核心。它的作用是生产消毒工艺所需臭氧气体。它的投资约占整个臭氧消毒的60%以上，运行能耗约占60%—80%，臭氧发生部分因臭氧发生器的形式不同而有所差异，选择臭氧发生部分要考虑的因素主要是臭氧产量、设备投资以及运行能耗。接触反应是臭氧消毒系统它的作用是将由臭氧发生器发生的臭氧气体迅速有效的扩散到处理水中，并稳定可靠地完成预定工艺所要求的反应。接触反应形式的确定主要依赖于工艺目标及其相应的反应。尾气处理部分，它的作用是及时有效地消除尾气中的剩余臭氧。由于臭氧是强氧化剂，腐蚀性能，可用的材料主要包括316和304不锈钢、玻璃、Hyplaon（氯磺烯化聚乙烯合成橡胶）Telon（聚四氟乙烯）等耐氧化材料。

四、 水厂臭氧处理工艺流程图