摘要：臭氧氧化技术能够降解各类废水中结构稳定、可生化性低的难降解污染物，且不形成二次污染，是生活污水处理中行之有效的技术之一。本文进一步分析了臭氧处理生活污水的应用，以供同仁参考借鉴。
关键词：生活污水；臭氧处理；应用
一、臭氧的作用
1.1去除无机、有机污染物
臭氧与水中有机物的反应有两条途径，即臭氧直接反应和臭氧分解产生羟基自由基（ＯＨ•）的间接反应。ＯＨ•的氧化还原电位为2.80伏，氧化能力比 O3强。它能迅速而广泛地氧化水溶液中某些元素和有机化合物，在低浓度下，也能瞬间完成。臭氧在污水中的氧化作用取决于其分解条件和机理。臭氧在水中能形成更强强氧化性的羟基自由基 ＯＨ•，能很好的氧化分解水中污染物。
1.2杀菌消毒作用
臭氧杀菌速度比氯快600～3000倍，几秒钟内就可杀死细菌。它能破坏或分解细菌的细胞壁，迅速扩散透入到细胞壁里，氧化破坏细胞内酶，灭死菌源体。By－oung HoLee等研究发现当臭氧浓度为6.1mg•L－1时，几乎可以 100％ 去除大肠型细菌和异氧型细菌。在二级水处理中，它可替代当氯消毒剂，以防止处理出水中形成致癌性的THM3（如氯仿、嗅二氯烷、二嗅氯烷等），避免因原水水质恶化而需加大氯量造成的二次污染如氯酚味问题，满足以后越来越严格的水质要求，是最洁净得消毒剂。
1.3去除水中的一般化学物质
臭氧的强氧化性能将水中的Fe２＋和 Mn２＋氧化成 Fe３＋、Mn３＋和 Mn４＋，除铁锰效果稳定。臭氧可氧化去除污水中的硫化物，其氧化产物是一系列含氧酸根，最终为硫酸根臭氧与氰化物反应，产生氰酸根，最终水解生成二氧化碳和二氧化氮。臭氧对硫化物和氰化物的去除率在条件适当时可达 98％以上。
1.4脱色除臭
污水中有色、臭味主要是含有双键和单键交替排列的有色基团化合物，一般由含有 Ｃ＝Ｃ 或苯环的物质及金属离子等引起的。臭氧可以与 Ｃ＝Ｃ 作用，使双建断裂，形成酮、醛和酸，从而去除水中颜色，同时可以氧化铁、锰等无机成色离子。有报道表明，臭氧投加量为1ｍｇ•Ｌ－１时，可以将水中色度由20～50度降到10度左右。臭氧通过破坏藻类的代谢过程可去除因藻类的代谢产物产生的臭味。
二、臭氧处理生活污水的应用
2.1饮用水处理
饮用水的国际标准为细菌总个数、大肠菌群均为零，西方欧美等国都是执行这一标准，所以自来水供水公司的臭氧水处理产品应用十分普遍。我国因处发展中，经济上相对落后，饮用水的国家卫生标准为细菌总个数为<100个，大肠菌群<3，而且大多采用漂白粉、加氯和近几年推广的二氧化氯及次氯酸钠发生设备消毒。因为氯消毒会产生氯的衍生物造成二次污染，其中三卤甲烷是直接致癌物质，在欧美的饮用水处理上已逐步淘汰。就目前的国内臭氧发生器价格来说，与二氧化氯、次氯酸钠价格差不多，甚至还低，只是人们的认识水平和设备更新缺乏资金，尚有一个过程。
2.2循环冷却水的处理
循环冷却水在工业上很普遍，比如发电厂、化肥厂、化工厂等。近几年兴起的中央空调设备也离不开循环水。近年来，由于在循环冷却水中发现了一种对人体危害极大的格兰氏阴性病原体，使人们越来越关注循环冷却水的处理工艺。70 年代末，美国进行了大量的循环冷却水的臭氧处理研究，证明臭氧具有缓蚀、阻垢、杀菌、灭藻、节水、无污染等诸多优点，且处理费用低于传统的处理方法，所以臭氧处理循环冷却水具有广阔的前景。
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2.3游泳池水处理
2.3.1游泳池水质指标要求
游泳者身体与池水直接接触，池水会进入人嘴内，如果池水不卫生，会引起眼、耳、鼻、喉、皮肤和消化器官等疾病。严重者会引起伤寒、霍乱、梅毒、赤痢等病的传染。同时池水还会受到游泳者自身所带细菌的污染，故必须设置池水消毒杀菌装置。传统的消毒方法有氯化消毒、臭氧消毒、照射消毒和碘化消毒。当今常用的消毒方法通常为前两者即氯化消毒和臭氧消毒。
2.3.2游泳池常用消毒方法比较
（1）液氯。液氯是一种传统的消毒方法，有效氯 100%，具有杀菌力强，有较强的持续作用，投资和运行费用低等优点，但：1) 氯的毒性很大，一旦泄漏或投加量过大会使人中毒，造成周围动植物死亡。 2) 溶解氯在水中与人体排出的有机物反应生成有机氯化物，对人 体有致癌作用。3) 在室内游泳池中，氯酚气味不易散发，对人的皮肤、眼睛、口腔粘膜和呼吸系统等均有强烈刺激性。4) 氯气与室内水汽反应生成的次氯酸盐对建筑物有很强的侵蚀作用。
（2）漂白粉。在机房内应专设漂白粉溶解池，将漂白粉加水搅拌均匀沉淀后，取上清液均匀投入池中；不得将漂白粉直接投入池中。漂白粉消毒价格低廉但费工费力，漂白粉中的氯极易挥发失效，消毒效果较差。
（3）次氯酸钠。次氯酸钠发生器是将食盐水电解后生成次氯酸钠溶液。氯化有机物和氯酚的生成极少，在适宜的浓度时，消毒效果与液氯相同。其优点是无色、无味，投资少，但操作复杂，劳动强度大、电极易损，电耗、盐耗较高。
（4）优氯净。有效氯成份60%，低浓度溶液就可快速完全杀灭各种细菌繁殖体、真菌胞子、芽胞及病毒，但投加量不易控制，过量对人体皮肤有刺激性。
2.4工业废水处理
臭氧在工业废水处理中应用十分普遍，常见的有对含酚、含氰及印染废水处理等。臭氧能使氰络盐中的氰迅速分解，其反应为两步，先将剧毒的 CN-氧化为 CNO-，以后再进一步氧化为 CO2和 N2，能使有毒废水的毒性大幅度降低。臭氧对含酚废水处理，其对酚的降解速度与臭氧投加量与时间有关，且反应中 PH 值越高反应越快，臭氧消耗越小。臭氧对除分散染料以外的所有染料废水都有脱色能力，他可以破坏染料中的发色或助色基因，达到脱色效果。COD 为 1100-1800mg/L 时，在特定条件下，臭氧可在 15 分钟内脱色率达 99%，COD 的降低接近 90%。因工业废水成分不一，计算臭氧投加量时，一般通过试验得出数据。
2.5养殖水处理
臭氧化处理养殖水，对鱼、虾、蟹类的生长极为有利，经济效益也非常明显，在欧美已广为采用。养殖水因富含有机物，水质很容易出问题，细菌病毒菌对鱼虾类的传播也十分猖獗，近几年沿海诸多养虾池绝产和大量荒废正是因此而形成。臭氧在养殖水处理中，除了灭菌和抑制病毒菌对鱼虾的感染、传播外，还可以降解有机物，降低化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD），又因其助凝作用，对改善水质是一项良好的措施。近几年水质污染严重，污染水对鱼类造成疾病和大批死亡屡见不鲜，而臭氧能降解 NH3、SO2及赤潮毒素等有害物质，这说明臭氧技术对养殖业推广是多么重要。用臭氧处理养殖水，对鱼塘鱼类可增产30%以上，对虾池虾类可增产 60%以上，对鱼、虾、蟹苗的对比试验，成活率均提高 90%多，养殖水使用臭氧，一般对已造成危害的病毒菌水，臭氧注入浓度达0.5-1.2mg/L就可全部杀死水中细菌，如果作为预防性使用，0.5-0.7mg/L就足够。
2.6复合化臭氧水处理技术
尽管臭氧具有极强的氧化性，但也有一定的局限性，臭氧并不是万能的。在污水处理中，对于某些有机物或中间产物，臭氧（特别浓度低时）很难将其完全氧化和去除。这又要回朔到臭氧的氧化、灭菌、脱色、除味四种基本功能上来，所以对于一些复合化水的处理，臭氧作为一个重要环节是有效的，复杂污水配用生化法、光催化法或药物辅助都是必要的。
结束语：
今后，臭氧氧化技术的重点研究领域：１）研制新型高效催化剂，促进臭氧转化为羟基自由基，提高氧化效果；２）研制新型高效反应器，加入负载催化剂的填料，提高传质效果和臭氧利用率；３）开发臭氧氧化与其他技术相结合的工艺，充分发挥耦合工艺的协同作用。
参考文献：
【1】杜金梅．多相催化臭氧化技术中催化剂的研究进展［J］． 工业水处理，2011（2）：8－12．
【2】王楠．纳米ＴiＯ２／沸石／ＵＶ 催化臭氧化水中硝基苯的研究［J］． 环境科技，2010（1）：19－23．
【3】田岳林． 臭氧降解有机污染物的反应机理及影响因素［J］． 中国环保产业，2010 ( 3) : 44－ 47．
论文作者:刘丹
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/23
标签：臭氧论文; 水中论文; 漂白粉论文; 细菌论文; 污水论文; 有机物论文; 水处理论文; 《防护工程》2018年第23期论文;