随着水源污染日益严重和国家水质标准的提高，饮用水水质安全已经越来越受到人们的关注。臭氧（O3）是应用最广泛的新型氧化剂，既可氧化分解去除微小的有机物、胶体杂质、腐殖酸，又能去除水中污染的浮油及藻类微生物和细菌、病毒。由于其技术经济的优势，已经在广泛应用了，取得了一些研究和工程的应用的成果。

关键字：臭氧技术  微生物安全  污水处理

一、臭氧的原理

随着工业的发展，污水中所含的污染物种类不断增加，水源污染问题日益显现，目前，哥弟供水企业正积极通过技术进步和加强管理来提高饮用水水质。深度处理工艺以其技术优越性正在成为技术改造的主要工艺。臭氧作为一种环保型的杀菌消毒剂，它杀菌效率高，还能除味、脱色，改善水质，而且没有二次污染，被认为是未来水处理领域的新兴技术。

臭氧（O3）是氧的同素异形体，它是一种具有特殊气味的淡蓝色气体。分子结构呈三角形，密度是氧气的1.5倍，在水中的溶解度是氧气的10倍。臭氧具有极强的氧化性的特点 ，被世界公认是一种广谱高效杀菌剂，它的氧化能力高于氯一倍，灭菌比氯快600-3000倍，甚至几秒种内可以杀死细菌。臭氧可杀灭细菌繁殖体和芽胞、病毒、真菌等，臭氧还可以氧化、分解水中的污染物，在水处理中对除嗅味、脱色、杀菌、去除酚、氰、铁、锰和降低COD、BOD等都具有显著的效果。产生臭氧的方法是用干燥空气或干燥氧气作原料，通过放电法制得。另一个生产的臭氧的方法是电解法，将水电解变成氧元素，然后使其中的自由氧变成臭氧。其优点是：没有离子污染；待消毒处理的水是用来产生臭氧的原料，因此没有来自系统外部的其他污染；臭氧在处理过程中一生成就被溶解，即可以用较少的设备进行臭氧处理。若在加压条件下，可生产出较高浓度的臭氧。臭氧依靠其强氧化性能可快速分解产生臭味及其其它气味的有机或无机物质后达到脱臭效果，将臭味根源物质分解成无害物质。

臭氧氧化工艺的原理是将快速混合接触氧化、微絮凝、泥渣分离、浮油气浮分离集中为一个处理系统，既能眼花分解去除微小的有机物、胶体杂质、腐殖酸，又能去除水中污染的浮油及藻类微生物和细菌、病毒等。臭氧在含高溶解有机碳的水源中使用，还可防止生物大量繁殖，抑制藻类生长能力，使水中微生物的长势和消毒副产品受到最大程度的控制，在水藻繁盛季节臭氧的使用可保持水体的生物学稳定性，增强水体的自净功能。臭氧用在水处理中有以下几个优点：臭氧是优良的氧化剂，可以杀死抗氯性强的病毒和芽孢；臭氧消毒受污水PH值及温度影响较小；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，改善水质；臭氧可以分解难生物降解的有机物和三致物质提高污水的可生化性；臭氧在水中易分解，不会因残留造成二次污染。

二、臭氧的应用技术

用于水处理的臭氧应用技术主要由气源处理系统、臭氧发生系统、电源控制系统、自动监测 保护 系统和气水混合系统等几部分组成。气水混合装置是臭氧用于水处理必不可少的配套设备，虽然臭氧易溶于水，溶解度比氧气高十几倍，但必须采用一定的技术手段使臭氧与水充分接触，其中接触面积、时间、臭氧浓度、压力等都是混合效率的决定因素。目前，臭氧与水的混合主要有以下几种：1?テ?ǎ赫馐且恢执?车募虮惴椒ǎ??幸欢ㄑ沽Φ某粞跗??媚持峙莼?鳎?闷湫纬伤跣∑?萦胨?浞纸哟ィ?荒芽闯觯??菰叫。?疃仍酱螅?哟ナ奔湓匠ぃ?Ч?胶谩?）射流法：也称文丘里法，是利用水在管道中流动时通过装置变径加快流速形成负压吸气，通入的臭氧与水在管路中混合；3）涡轮负吸法：这种方式是通过水泵吸程加装气路，在供水时形成负吸将臭氧带入水中，效率较高。4）反应塔法：这种方法是通过一个较高的装置塔，将水由高处喷下形成雾状，将臭氧化气体自设置在塔底部的微孔扩散设备扩散成微小气泡上升，与水流形成逆行，使臭氧气与水充分接触形成臭氧水。

三、臭氧在污水处理中的应用

臭氧对剩余污泥的减量化 

活性污泥法使污水日处理能力得以提高，并作为一种常见的污水处理技术在国内外得到广泛应用，但污水处理过程中产生的剩余污泥已成为一个难题，污泥处理费用占整个污水处理费用的比重很大。在剩余污泥减量化技术当中，用臭氧对污泥进行前处理的减量化技术已经比较成熟。经臭氧处理后的污泥作为污水的一部分和目标 废水一起进入曝气池，被微生物利用消化，部分转化为二氧化碳，经过这样一个臭氧对污泥的预处理过程，剩余污泥得到大幅度减量。臭氧剩余污泥减量技术现场需要臭氧发生器，能量消耗较大，高效率臭氧发生器的开发和臭氧的利用率对于降低污水成本有很大的作用。日本近年来一直致力于高效率臭氧器的开发，在提高臭氧利用效率等研究上，改变连续第浓度臭氧处理污泥为间歇搞浓度臭氧处理污泥，用实际废水作对照实验，发现改进后的臭氧污泥处理，所需的臭氧量约为原料的四分之一。同时处理水质要优于连续低浓度臭氧处理的水质，为降低臭氧污泥减量的污水处理技术成本提供了一个可能的途径。

臭氧对水体的除臭 

在污水处理工艺过程中产生气味的物质主要由碳、氮和硫元素组成。只有少数产生气味的物质是无机化合物，如氨气、磷、硫化氢；大多数产生气味的物质是有机化合物，如低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类等。就本人所在的污水处理厂进水情况来分析，80%的进水量为生活污水，即有机物质的含量是很高的，无机化合物的含量相对比较少。产生气味的物质大多是有机化合物，如低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类等，这些物质都带有活性基团，容易发生化学反应，特别容易被氧化，利用臭氧具有强氧化性这一特点，氧化活性基团，气味消失，从而达到除臭的原理。臭氧除了脱除异味外，还可以防止异味的再产生，这是由于臭氧发生器产生的气体中含有大量的氧气或空气，而产生臭味的物质易在缺氧环境下导致发臭，采用臭氧处理，在氧化除臭的同时，形成富氧环境，可阻止臭味的再产生。对于城市生活污水厂污水处理环境的改善作用还是比较大的。

臭氧对水体的脱色

随着对自来水水源环境及下水道二次处理水再利用的关注，二次处理水去色受到重视。至于腐殖质引起的色和味，水质色度平均为10度。最大达20度。这样的色度靠一般凝聚沉淀与砂滤工序是达不到充分去除的水质标准，甚至还有超过最坏标准的可能。采用臭氧处理后，色度即可降到 l 度以下，一般自来水着色原因是铁、锰含量过多，这些金属如处于游离状态，则常规方法即可充分去除。若原水中含有腐殖质，有时形成铬盐，以常规处理便相当困难。故去色也是引入臭氧处理的重要因素。

臭氧的脱色机理：随着分子生物学的蓬勃发展，微生态学就将生态扩展到分子水平。其实无论蛋白质或核酸分子均属有机物，它们都是由碳、氢、氧、氮及磷或硫（C、N、O、N、P或S）组成，同时，病毒的衣壳体是由许多蛋白质亚单位即壳微粒组成。每个壳微粒之间由非共价键连结，并对称缠绕在一起，蛋白质则由多链组成，核酸又由连在一起的核苷酸链组成。其中OH，从整体看，它是电中性的（R-OH），但若从基团的内部看，它的一部分带有更多的负电荷（如氧原子），因基团的这部分（R-OH）有“额外”的成键电子，所以带负电：另一部分带有更多的正电荷（如氢原子），基团的这部分缺乏成键电子，所以带正电。若有另一个相似的基团靠近，正、负电荷之间互相吸引便生成一个弱键，即称氢键，如多肽的基团之间或核苷酸的硷基之间以及在DNA或RNA分子里的硷基配对均容易形成氢键。虽然单个氢键非常弱，但是很多氢键在一起，从而构成植物细胞坚韧的细胞壁。现再看臭氧，它是属强氧化剂，氧化电位高（2.07ev）。凡电负性高的元素能强烈地吸引电子，氧化对方，还原自己。氧化结果，导致核酸分解，蛋白质解体，抗原变性，检测转阴，色度褪尽。

四、臭氧处理系统的安全性 

臭氧气体具有很强的腐蚀性，在潮湿情况下腐蚀性最强，因此臭氧发生设备应采取相应的防腐措施。接触池在使用钢筋混凝土材料时应加防腐涂层。臭氧具有毒性，因此在臭氧设备间应设置通风设备，臭氧输送管道及臭氧设备必须密闭，防止泄露。必须设置尾气处理或尾气回收装置，反应后排出的臭氧尾气必须经过分解破坏或回收利用，达到排放标准，否则将污染大气。

五、结语

尽管臭氧具有极强的氧化性，在水处理中作用很大，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。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。      
   臭氧对水的处理用途是广泛的，但也要把握住不同的水质采用一些不同的办法，必要时采取一些絮凝过滤技术加以配合。只有这样，才能使臭氧化法在水处理上的应用越来越广泛，工艺越来越成熟，发展前景越来越广阔。