臭氧在自来水消毒中的应用

第一篇：臭氧在自来水消毒中的应用

臭氧在自来水消毒处理中的应用

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，嘉兴，北京等地的一些自来水厂已开始采用该技术，并取得了明显的效果。上海、杭州等地也在实施中，采用臭氧消毒处理也是水厂消毒的发展趋势。

一、对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卤甲烷具有致癌性，美国、日本和英国等国家也逐渐对臭氧在水处理中的应用产生了兴趣，并逐步在一些饮用水处理系统中采用或增设了臭氧处理工艺。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，消耗量明显较小，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。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）臭氧可就地制造获得，它只需要电能，不需任何辅料和添加剂。

(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杀菌剂的附加工序，如用氯消毒时的脱氯工序。由于臭氧在水中很不稳定，容易分解，如接触池口处水中剩余臭氧尚有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）臭氧的主要物理、化学特性臭氧是一种高活性的气体，通过对氧气的放电而形成，其分子式是O3，是氧的同素异形体。臭氧最显著的特性是具有强烈的气味，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。臭氧是由氧按以下热化学方程式形成：3O3 →2O3-69kcal 由上式可见臭氧的形成是吸热过程,因此,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也可表示为：单位时间内的传递能力=传递系数×交换面积×交换电位这里所指的交换 电位不仅与气液的浓度差有关，而且与臭氧和水中物质发生直接化学反应的活性有关。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.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、腐殖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。由于氢氧根和有机物等能诱发臭氧自行分解成羟基自由基，所以低ph条件下有利于臭氧直接氧化反应，而高ph值和有机物含量高的条件下则有利于羟基自由基的间接氧化反应。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与它的高氧化电位和容易通过微生物细胞膜扩散有关。臭氧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。此外，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。

3）臭氧在水中的溶解浓度大于氧。臭氧在水中的溶解一般遵循亨利定律。对臭氧在水中的溶解度的主要影响因素是温度和供气压力。由于臭氧采用在使用现场利用空气或氧气就地制备，制备出来的臭氧气体实际上是一种臭氧化气体，属于混合气体，其中含有大量的空气和氧气。而亨利定律表示的是某一单纯气体在水中的溶解规律，所以，臭氧在水中的溶解特性除了与上述的温度和供气压力有关外，还与供气中含臭氧的浓度有关。此外，在一定的大气压力下，臭氧在水中的浓度与供气中的臭氧浓度有关。虽然臭氧在水中的溶解度大于氧，但溶于水中的臭氧极不稳定，很容易分解。

三、臭氧消毒系统 臭氧消毒系统通常有四部分组成,包括气源制备臭氧发生接触反应和尾气处理.1、按照臭氧消毒系统的运行特点，气源制备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质量适宜和数量足够的气体。气源制备部分有各种形式可供选择。对不同形式的气源制备部分的选择主要考虑的因素是供气的规模、现场条件以及运行能耗。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的数量足够臭氧气体。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生产运行的核心，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。相对臭氧消毒系统其他部分而言，尾气处理部分是相对独立的子系统。它的作用是及时有效地消除尾气中的剩余臭氧。由于臭氧的强氧化能力，因此它具有高腐蚀性能。通常橡胶、大多数塑料、EPDM（乙烯、丙烯共聚）、普通的钢和铁、铜、铝等材料不能用于臭氧系统的。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）以及混凝土。

2、臭氧接触 臭氧接触是通过一定的方式使氧气扩散到液体中并使之与液体全面接触和完成预期反应的过程.这一过程一般通过臭氧接触器来完成。不同的工艺目标和相同的反应决定了接触器的形式和接触时间。臭氧接触器的主要形式有：传统的微气泡扩散接触器、吸气式涡轮扩散接触器、带有接触填料的密闭式接触柱以及吸气式水射器扩散接触器。对于净水消毒而言，采用的形式主要是微气泡扩散和吸气式涡轮扩散型。臭氧接触时间对于不同的反应通常在1到12min之间。在需要有可靠灭病毒的场合，通常需要维持剩余臭氧达0.4mg/L的4min接触时间由于水中除细菌外通常还会含有与臭氧发生快速反应的物质（如构成水中色度和嗅味等物质）。因此，消毒接触时间一般采用10min。采用由于水中除细菌外通常还会含有与臭氧发生快速反应的物质（如构成水中色度和嗅味等物质）。因此，消毒接触时间一般采用10min。采用微起泡扩散消毒接触器时，通常布置成双格间和三格间接触室。第一格间是为了水的化学需臭氧量（降低色和味）通常以0.4—1.0mg/L的用量和4---6min的接触时间为基础。而后续格间的功能主要是杀灭病毒，在此格间的进口处剩余臭氧的水平至少必须有0.4mg/L,而且此格间的低部应注入足够的臭氧以保持这一水平达到4min的时间。后续格间臭氧的注入量通常为0.4—0.6mg/L。采用微气泡扩散方式时，为了保证臭氧向水中有较高的传输率，通常需要有至少5.5-6m的设计水深。采用吸气式涡轮扩散接触器时，由于这种形式的接触器尤如一个完整的快速混合器，为了满足消毒所需要的时间和剩余臭氧的水平，通常需要设置停留池或采用多级布置方式。由于涡轮机具有使臭氧气体与水高效混合的优点，因此，这种接触器的设计水深不需要很深。

3、尾气处理 当臭氧与水在接触器内接触后，从接触器排气管排出的气体中仍含有一定的残余臭氧，这些含有残余的臭氧的气体被称之为臭氧尾气。尾气中残余臭氧的量随臭氧同水的接触方法和处理水中维持的臭氧浓度有关，一般约占臭氧总投量的1%-5%。空气中一定浓度的臭氧对人的机体有害。人在含臭氧1/100万的空气中长期停留，会引起易怒、感觉疲劳和头疼等不良症状。而在较高的温度下，除这些症状外还会增加恶心、鼻子出血和眼粘液膜发炎。经常受臭氧的毒害会导致严重的疾病。为了保护环境空气，要求空气中臭氧的极限允许浓度为0.1mg/m3因此，除了少数特定场合允许利用大气的稀释能力解决尾气处置外，一般情况富含臭氧的尾气不得直接排放，必须通过剩余臭氧的破坏来加以处置。尾气处置的方法通常有回用法、加热分解法、化学消减法、催化分解法以及稀释法。

收集整理：郝俊

2013年10月14日 秦皇岛展坤消毒设备有限公司

第二篇：臭氧应用优缺点

臭氧应用优缺点

预臭氧的主要作用是杀藻、改善絮凝沉淀效果、去除部分有机物、优点：臭氧－生物活性炭滤池工艺是将活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒四种技术合为一体，与传统水处理工艺相比，具有明显的优势，主要体现在：

① 常规加氯工艺处理的自来水的Ames致突变试验结果多为阳性，而臭氧-生物活性炭工艺处理后为阴性；② 臭氧－活性炭工艺对有机污染物的去除率为50％以上，比常规处理提高15～20个百分点；③ 提高色度和嗅味的去除率，改善感官性指标；④ 提高对铁、锰的去除率；⑤ 可以去除氨氮到90％左右，水中的氨氮和亚硝酸盐可被生物氧化为硝酸盐，从而减少了后氯化的投氯量，降低了三卤甲烷等消毒副产物的生成；⑥ 有效去除AOC、蛋白氨氮，提高处理水的生物稳定性，提高管网水质。

另外臭氧和活性炭联合使用，还可以延长活性炭的运行寿命，减少运行费用。

缺点：尽管臭氧－生物活性炭滤池深度处理技术对于控制饮用水质污染和改善水质发挥了较好的作用，但也存在局限性。主要表现在：

① 臭氧氧化处理饮用水存在臭氧利用率低、氧化能力不足等缺陷；② 臭氧可以有效降解含有不饱和键或者部分芳香类有机污染物，而对于部分的稳定性有机污染物(如农药、卤代有机物和硝基化合物等)难以氧化降解。臭氧对一些有机物的降解仅仅局限与母体化合物结构上的变化，可能会生成毒性更大且不易被生物活性炭降解的中间氧化产物；③ 臭氧可以将大分子有机物氧化成小分子有机物，而有研究表明，活性炭吸附对分子质量为500～3000Da的有机有较好的去除效果，而对大分子和小分子的有机物去除效果较差。臭氧氧化后有机物的分子质量变小，将不利于活性炭的吸附；④ 当水中含有溴化物（Br-）时，臭氧氧化将会生成溴酸根（BrO3-）及溴代三卤甲烷（Br-THM）等有害副产物，对人体健康有很大的影响。

第三篇：粮食仓储中臭氧的应用

广州市大环臭氧设备有限公司是国内最早生产臭氧设备企业之一，在历经十几年成长历程中，大环人不断创新、大胆革新技术，始终以质量第一、客户至上良好的售后服务赢得到市场认可及良好口碑。

大环臭氧积极推广臭氧应用，与各行研究机构建立长期交流合作关系。我公司与四川粮食储藏研究所合作研究：臭氧在粮食仓储中杀菌消毒防霉技术，长期试验证明：粮食仓储空间中保持一定臭氧浓度能有效地杀菌防霉、保鲜、杀菌全面彻底；不会对谷物、环境产生二次污染。臭氧在制药企业GMP、医疗卫生场所、食品加工车间和居民日常生活等许多领域都大规模应用，被称为“绿色消毒剂”，在卫生部《消毒技术规范》等国家技术标准中对臭氧杀菌消毒都有明确的肯定。

储粮害虫和霉菌对储粮危害极大，据有关部门调查，我国每年收获后粮食损失高达8％，其中储粮害虫造成损失3%～5％。害虫和霉菌不仅造成粮食重量减轻，而且严重影响粮食的质量，导致粮食变色变味，口感恶劣，甚至使粮食带毒，引起人畜病变。长期以来，我国对储粮有害生物的防治是以使用化学农药为主，害虫抗药性增强，杀虫剂对储粮和环境污染较大。储粮防护剂施药技术落后，费时、费力、效果不好，并且危害施药人员身心健康。

过去，杀灭仓储害虫与微生物，多用磷化氢熏蒸剂等农药。但仓储害虫对已经使用近百年的磷化氢熏蒸剂已产生抗性，因此，甲基溴在仓储处理上的使用量已经开始并将继续增加。但甲基澳是一种要被淘汰的消耗臭氧层物质，因此，探索一条不采用农药，不采用甲基溴的杀灭仓储害虫、保护粮食的原有营养品质的方法。即一种新的绿色储粮工程研究迫在眉睫。所谓绿色储粮工程是指将产生臭氧、电磁波(微波、紫外线、红外光、激光)脉冲电场等没有环境污染的绿色工程技术与粮食工程技术相结合，用于杀灭和去除粮食、粮油加工品及其饲料在流通环节中常常发生的害虫、霉菌、细菌、病毒、农药或留，以实现保鲜，延长粮食及其产品的储存期。可见，这类研究是对人类的重大贡献。

臭氧杀菌以其广谱、高效快速杀菌剂，可以迅速杀灭使各种病菌、病毒、病原体及微生物。可以在较短时间内破坏细菌、病毒和其他微生物的生物结构，刺破细胞壁，使之失去生存能力，当其浓度达到一定值后，杀菌消毒甚至可以瞬间完成。空气中剩余的臭氧，会在16-45分钟开始衰减变成氧气，不会给环境带来二次污染。所以臭氧被称为绿色杀菌剂。

第四篇：臭氧在食用菌种植的应用

臭氧开辟菇类灭菌消毒新领域，展坤生产的食用菌专用臭氧灭菌消毒机并经过大规模生产使用证实，具有杀菌快，效果好，使用方便，无死角，无残留，安全，多用途，低成本，不受条件限制，臭氧发生器只要有电、有空气就可使用等优点，效果远远超过甲醛、氯制剂等化学杀菌剂。

臭氧是一种高效杀菌剂，对50多种细菌、霉菌均有在短时间内杀死或抑制的功效。臭氧在自然环境中能还原成纯氧，并迅速是二氧化硫、一氧化碳等有害气体转化成无害气体，净化空气，改善食用菌生长和人员工作环境。

臭氧会自行分解为氧气，不产生残留污染，消毒后不需通风换气。常规消毒均需通风换气或化学中和，麻烦而又降低消毒效果。臭氧可直接对食品使用作杀菌或防霉保鲜，为干法消毒，简单易行。臭氧杀菌浓度对食品是极微弱的氧化浓度，对食品无害。

臭氧防病技术，具有一次性投入、长期使用、省能节电等诸多优点。现将技术要点介绍如下：

1、菇房灭菌：在15平方米~30平方米的室内，搭成多层菇架，做好植菇前准备工作。然后在室内较高处（离地面120厘米~150厘米处）安装1台展坤臭氧消毒机，关好窗、门，开机1小时，即达95%以上灭菌效果（开机15分钟已达预期目标，为使灭菌更为彻底，可开机30分钟~60分钟。该机每小时耗电仅15瓦，停机后如不开门、窗，可保持窗内空气清洁一周左右）。

2、培养基处理臭氧消毒机：培养基按原配方要求配好，摊晾在室内搁层架上，一切准备好后，开机1小时（因臭氧比重是空气的1.65倍，将机器臭氧输出硅管搁置高处，所产生的臭即从高处向下沉降，是臭氧遍及各个角落）。

3、培养臭氧消毒机：将接种好的菌种移入菇房内，臭氧发生器开机灭菌30分钟，然后关机，每天观察食用菌生长情况。为确保菌种生长的良好环境，每次开门观察后，开机15分钟，停机后密封，防止腐殖菌、杂菌滋生，促进食用菌健康生长。为方便操作，可将灭菌剂的电源开关安装在菇房门外方便之处。入室操作后即闭门开机，食用菌接种消毒机具有24小时全自动定时功能。适应栽培的食用菌种类有：香菇、木耳、蘑菇、天麻、银耳、草菇、平菇、金针菇、猴头菇、竹荪、滑菇、姬菇、猪苓、茯苓、块菌、毛木耳、金耳、灵芝等。

臭氧消毒优点：

(1)臭氧到处渗透，没有死角。紫外线只有照射到物体表面且达到一定的照射强度标准才有杀菌效果。食品车间一般比较高大，致使紫外线照射强度远远不够，特别是距离远，照射产生很大死角，如加工案板下部等。臭氧为气体，渗透性强，扩散性好，浓度均匀，没有死角；

(2)杀菌速度快。紫外线照射杀菌需要较长的作用时间，一般要照射6小时以上，而符合标准浓度的臭氧只需开机1小时以上；

(3)高湿度下杀菌效果更好。紫外线照射杀菌在环境相对湿度达到60%以上时，消毒效果急剧下降，湿度达到80%以上时反可诱使细菌复活。臭氧则相反，湿度越高，杀菌效果越好。这是由于高湿度下细胞膜膨胀变薄，其组织容易被臭氧破坏，这一特性对于食品行业中普遍存在的高湿环境特别适合；

(4)有低浓度保洁功能。紫外线照射时生产人员必须离开现场，照射完成后无法用低功率的紫外线照射保洁；臭氧消毒时生产人员必须离开现场，消毒完成后可以调低臭氧发生量，用符合国家卫生标准的低浓度臭氧继续保持生产车间的空气清洁。

第五篇：臭氧在上海周家渡水厂试验基地工程中的应用.

臭氧在上海周家渡水厂试验基地工程中的应用(1)

本文以饮用水水源受污染后各种相应的净水工艺不断出现为背景，叙述并介绍了其中的臭氧技术的应用特点及其在上海周家渡水厂试验基地工程中的应用情况，并对就用的成果进行了展望。关键词：水源泉污染 臭氧 有机物 色度

一、应用的背景

人类的社会活动及生存离不开水。人们的生活饮用水及生产用水主来自于地表水和地下水，其中地表水分布广且利用较方便，而地下水则存量有限。随着人类社会的不断发展和进步，各种工业生产及人们生活中产生的大量未经处理的废水及污水不断被排入水体，已使得地表水的不断污染成为一种普通的现象。此外，人类活动中对地下水的大量开采，也使得水源较好但存量有限的地下水迅速减少，并千万了严重的地面下沉现象，对城市各类建筑及公共设施带来了威胁和破坏。我国虽然是水资源较丰富的国家，但由于人口众多，人均的水资源泉含量却很低，约为世界人均占有量的四分之一。而上述地表水普通受污染和地下水过量开采的现象在我国也同样存在，并且状况较为严重。这些现象的出现正对人类的活动及社会进步构成了严重威胁。

为了消除水源普通受到污染对人类活动的威胁，世界各地的各个国家尤其是发达国家正在积极采取措施，其中包括了加强生活饮用水的处理许多国家的水处理部门以及相关的科研机构或大学院校正在不断研究和探索新的净水工艺，以消除水中的污染物质对人类造成的危害。随着这些研究和探索的持续进行，各种成果已不断出现并日趋成熟。目前较具有代表性的主有各种预处理工艺和深度处理工艺的逐渐被应用并取得成功。此外新兴的膜处理工艺在生活饮用处理水中的应用也正在探索和研究中。

我国对微污染水源饮用水处理的研究和探索始于二十世纪八十年代，与发达国家比起步较晚。但经过二十年的大量工作，已在许多新工艺的机理和基础研究方面取得了不少成果。其中较有影响的主有生物预处理工艺、投加臭氧或高锰酸钾等强氧化剂的化学预处理工艺，以及投加粉末活性炭的物理化学预处理工艺等。而深度处理则有颗粒活性炭吸附以及臭氧氧化结合颗粒活性炭吸附的生物活性炭等工艺。这些工艺在全国许多地方的试验研究中通过应用被证明对微污染水源的处理具有较好的效果。但限于经济条件，大部分研究仅处于小试验阶段，很少有进行生产试验和直接应用于生产。

上海是我国最大的工业城市，是全国的经济中心之一。上海城市供水的规模及服务人口为全国之最，而上海城市供水的主水源黄浦江污染相当严重。为了保证供水水质，上海的供水部门不得不在二十世纪八、九十年代花巨资开劈长江第二水源泉和实施黄浦江上游引水工程。由于长江位于远离市区的北面，只能为上海北部地区的水厂供水，且长江源水受长江入海口海水倒灌的影响非常严重，水源地避咸设施的投资昂贵。而大部分位于市区中部及南部地区的水厂仍只能依赖黄浦江水源，虽然实施了上游引水工程，水质有所改善，但由于黄浦江水量有限，其总体水质状况仍出现下降趋势。为了寻找和探索对付黄浦江水质恶化的对策，上海自来水公司先后进行过臭氧预处理、生物接触氧化塔处理以及活性炭吸附处理等工艺的小型试验，并取得了良好成果。随着上海经济的不断发展，人民生活水平的提高以及上海将成为国际金融中心之一的目标确定，提高供水水质已成为一项刻不容缓的任务。为此，上海市自来水公司于一九九八年提出了实施“上海市自来水深度处理工艺研究与应用”科研项目的建议，同年经上海市简直委批准立项实施。该项目由上海市自来水公司牵头，组织了公司科研所、上海市政工程设计研究院以及同济大学等单位开展工作。该项目的开题报告中明确了项目性质为生产研究与应用，并以上海周家渡水厂为试验基地进行科研依托工程的建设，以期通过科研所取得的成果直接应用于生产。此外，开题报告还明确了将在该试验研究中进行多种新工艺的研究，其中臭氧的应用是主的研究内容之一。

二、臭氧及其在水处理应用中的主特点

1、臭氧的主特性

臭氧是一种高活性气体，通过对氧气的放电而形成，其分子式是O3，是氧的同素异形体。在常温常压下，臭氧是淡蓝色的具有刺激性气味的气体。

臭氧具有很高的氧化电位（2.076伏)，比氯（1.36伏）高出50%以上，因此它具有比氯更强的氧化能力。臭氧是由氧按以下热化学方程形成：

3O3→2Q2-69千卡

由此反应式可见臭氧的形成是吸热过程。因此，臭氧分子极不稳定，可自行分解，伴随着分解过程会放出能量。所以臭氧比氧具有更高的活性和氧化能力。

臭氧气体穿过气水间界面向水中传递是一个动态平衡过程，臭氧气体向水中的传递能力主与气液两相中的传递系数、气水接触面积以及气液间的浓度差有关。

臭氧在水中的溶解度大于氧，温度、气压、气体中的纯臭氧浓度以及水中污染物质的性质和含量是影响臭氧在水中溶解度的主因素。

溶于水中的臭氧极不稳定，很容易分解。温度及水中的PH值是影响臭氧分解的主因素。

自然界中的臭氧是由大气中的氧气受雷击后产生，而人类生产过程中所需的臭氧则是通过臭氧发生设备，利用环境空气中的氧以及商品氧和空气分离设备制取的氧来制造。

2、臭氧净化水的作用机理

臭氧一经溶解在水中，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街上分解成羟基自由基，间接地氧化有机物、微生物和氨等。后一种反应相当快，且没有选择性，另外还能将重碳酸根和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。这两种反应过程可简单表示为下图：

由上述反应机理可知，臭氧在任何PH条件均能氧化水中多种有机物和无机物，如造成水中色、嗅和味的腐植质、酚、氨氮、铁、锰以及硫等还原物质。此外，由于具有很高的氧化电位和容易通过微生物细胞膜扩散，并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，臭氧能够杀藻，对一些顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。

摘本文以饮用水水源受污染后各种相应的净水工艺不断出现为背景，叙述并介绍了其中的臭氧技术的应用特点及

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3、臭氧在不处理中的应用特点

臭氧用于净水工艺已有悠久历史，几乎与最常用的氯同时开始被采用。但迄今为止，由于臭氧设备的复杂和投资大，且耗电量较高，臭氧用于净水只在少数国家较普遍，特别在法国、德国、瑞士等欧洲国家应用较多。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氯甲烷具有致癌性，自二十世纪九十年代起，美国、英国和日本等国家也逐步在饮用水处理中采用了臭氧处理工艺，以取代氯的作用。

目前，许多发达国家以及我国少数地方将臭氧用于饮用水处理，主采用如下的几种的反应技术：

a、臭氧预处理

即在常规净水工艺前增设臭氧工艺。这种方法用以取代以往预氯化的工艺后，不仅能起到与预氯化相当的效果，而且可避免预氯化后产生大量三氯甲烷之类的致癌物质生成。同时还可以起到预氯化无法达到的作用，如臭氧可氧化许多小分子机构以及分解大分子有机物成为小分子有机物，从而使得水中因腐植质引起的色、嗅和味经过臭氧氧化能被有效去除。此外，臭氧对处于还原状态的锰和硫的去除能力也是氯所不能企及的。

但是，臭氧对氨的去除效果不如氯，为了去除氨氮，需大剂量投加和较长的反应时间。

b、臭氧与颗粒活性炭过滤相结合的臭氧生物活性炭处理

这种工艺通常设在常规净水工艺后，作为对水的深度处理，以去除常规工艺无法去除的各种有机物及由此引起的色、嗅和味等。这一工艺中臭氧的作用有两个方面。其一是直接将部分能被其氧化成无害物质的污染物去除。其二是将大分子有机物分解成可为生物降解的小分子有机物，同时利用臭氧分解后产生的氧使水中的溶解氧充足，从而为后续活性炭处理中的生物降解提供必的条件。通常经过臭氧生物活性炭处理后的水，其中形成三氯甲烷的前驱物质已大为降低，因此，这些水再经最终的氯消毒后较少生成三氯甲烷等物质。

c、臭氧消毒

由于臭氧具有比氯更高的氧化能力，因此用臭氧代替氯来对水进行消毒，其消毒效果更佳，且剂量小、作用快，并不会产生三氯甲烷等有害物质，同时也可大为改观水的口感和观感。对一些顽强的病毒，臭氧的灭活作用远高于氯。但是，由于水中臭氧分解速度快，经臭氧消毒的水中剩余消毒剂维持的时间很短。所以，为了使水中一定量的剩余消毒剂水平能维持较长时间，通常经臭氧消毒后的水需投加少量的氯。

无论是臭氧在净水工艺用于何种用途和场合，臭氯净水系统的基本组成通常应包括气源设备、臭氧发生、臭氯接触以及尾气处置四个部分。

气源准备是臭氧发生的前置系统，包括空气供应和纯氧供应。通常空气供应适用于臭氧产量较小的场合，而纯氧则用于较大规模臭氧应用。臭氧发生则是由臭氧发生器来完成，目前使用最广的是管式发生器。臭氧接触是指通过一定的方式使臭氧气体扩散到液体中并使之与液体中并使之液体全面接触和完成预期反应的过程，这一过程是通过臭氧接触器来完成，不同的工艺目标和相应的反应决定了接触器的形式和接触时间，接触器的形式主包括微气泡扩散接触、涡轮扩散接触、水射器扩散接触以及接触填料扩散接触等形式。尾气处置主是指通过人为破坏的方法将接触器内排出的剩余臭氧气体分解成对环境无害的氧气，目前使用较普通的方法为加热分解法。

三、臭氧在周家渡水厂试验基地工程中应用情况介绍

1、总体试验工艺流程的确定及其工艺作用的考虑

为了达到本科研项目的总体目标，科研小组首先分析了黄浦江原水存在的主问题，并确定了预期求达到的水质目标。通过对原水质的分析认为，原水中主的问题是存在一定的有机污染、色度较高以及铁锰含量较高。具体表现为高锰酸盐指数平均在5mg/1以上，最高可达9mg/1；氨氮平均在1mg/1以上，最高可达3mg/1；色度平均约为17度，最高为20度；锰平均为0.22mg/1，最高为0.5mg/1。针对水源中存在的这些主问题，科研小组经过共同讨论研究，制定了出水的水质目标，对其中一些关键项目提出了最低目标和最高目标。其中高锰酸盐指数最低目标为5mg/1，最高目标为2mg/1；氨氮的目标为0.5mg/1。为此，通过大量的调查研究和讨论分析，提出了实施如下两个试验工艺流程来探索完成上述目标的最佳工艺途径：

上述流程一中，其工艺作用主考虑是利用陶粒生物滤池去除氨氮，兼能去除部分有机物、色度、铁和锰，并为后续常规处理去除浊度、色度、铁和锰创造有利条件；利用后臭氧接触池和生物活性炭滤池进一步去除前置工艺中无法有效去除的有机物、色度以及嗅味等。而流程二中，其工艺作用主考虑是利用跌水曝气池或预臭氧接触池为后续常规处理去除色度、铁、锰和氨氮创造有利条件以及利用预臭接触池直接去除部分有机物和色度，并为后续工艺去除浊度创造有利条件；后臭氧接触池和生物活性炭滤池作用与流程一大致相同。

考虑到周家渡水厂原有常规净水设施的能力以及水厂高程及场地条件，每条试验流程的规模确定为500000m3/d。

2、臭氧工艺形式的确定

臭氧对国内外已有的臭氧工艺状况的了解以及对臭氧设备、臭氧本身及其在净水工艺应用中的各方面特点的分析，对两个流程中的后臭氧接触采用了微气泡扩散接触池，每座池内臭分三点投加，总接角时间为10分分钟，接触水深为5.5米。对流程二中的预臭氧接触池，考虑到原水较易使微气泡扩散器堵塞，采用了水射器扩散接触形式。接触时间为10分钟接触水深5.5米。投加点考虑到预臭氧的作用较为单一，仅设一处。

限于场地条件，两个流程中的预臭氧和臭氧和后臭氧接触池与跌水曝气池设计成一个整体，具体布置详见下图。

3、臭氧设备的选择

对臭氧设备生产能力的选择，考虑到本项目为科研项目，试验研究过程中将可能进行各种投量的对比试验，故预臭氧的投加率设备配置按5mg/1考虑，后臭氧则按3mg/1考虑。总的臭氧设备能力按2.5kg/hr考虑。

臭氧发生器则选择了法国欧宗尼亚公司的新技术设备，单位发生电耗为10～14Kwh/kgO3，产气中臭氧浓度为6～10%。

气源准备系统考虑到本科研成果主是用于上海自来水系统，其臭氧应用规模较大，故采了租用商业纯氧的方式解决，在厂区内安排一露天场地设备法国液化空气上海公司的一个5立方米液氧储罐，经与储罐配套的蒸发器将液氧蒸发成气态氧后供给臭氧发生器。

摘本文以饮用水水源受污染后各种相应的净水工艺不断出现为背景，叙述并介绍了其中的臭氧技术的应用特点及

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尾气处置则选择电加热分解装置，设在接触池顶部，与接触池顶的尾气排放管相连。

四、成果展望

经过科研开题、开题审批及立项、科研方案的确定、依托工程的可行性研究、初步设计以及施工图设计等一系列工作，目前该项目已完成了近一半的工作，有关依托工程的施工正在加紧实施预计到2000年底可完成工程建设及试验准备工作。2001年初即可开始试验研究。对于臭氧在本试验工艺中的应用程度、范围以及具体的工艺形成和有关设计参数、运行指标的确定还有待于今后的试验和分析的结果来得出。但笔者认为，对臭氧在本项目中应用的必性是毋庸置疑的，相信该技术的应用一定能取得积极有益的成果。