一、臭氧在污水处理中的应用背景和现状  

  近年来，随着工业的发展，在水处理及水污染的治理方面出现了新的问题。由于工业废水中出现了一些生物难降解的或有毒的有机污染物(如农药，合成洗涤剂和某些染料等);同时，为了保护环境和水资源以及能够处理过的污染水得到回用，环境保护和相关部门制订了严格的标准和法律。在许多情况下，工业废水必需经过三级深度处理才能满足水污染治理和废水回用的要求。  臭氧作为有效的废水深度处理手段之一，具有氧化能力强，反应速度快，使用方便(包括臭氧的制造，输出和投配等)，不产生二次污染等一系列优点而受到人们的重视。  污水处理包括城市生活污水、工业污水与医疗污水的处理，主要目的为杀菌消毒、去除污染物质并脱色除味以达到排放标准。近几年由于水资源匮乏，行业主管部门制定了工业、生活污水回用的法规，提高了处理标准。美国在本世纪七十年代初开始利用臭氧处理生活污水，其主要目的为消毒并降低生物耗氧量（BOD）和化学耗氧量（COD），去除亚硝酸盐、悬浮固体及脱色，已达到全面生产应用的水平。日本则在缺水地区进行污水臭氧处理后，作为非食用水（即中水）循环使用，北京、上海、山东等大城市也正在推广使用当中。工业污水臭氧用来对电镀含氰污水氧化、纺织印染污水脱色、精炼污水去除酚、烷类物质等。

二、臭氧应用的机理

臭氧消毒原理可以认为是一种氧化反应。

（1）臭氧对细菌灭活的机理：

臭氧对细菌的灭活反应总是进行的很迅速。与其它杀菌剂不同的是：臭氧能与细菌细胞壁脂类双键反应, 穿入菌体内部，作用于蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌死亡。臭氧还作用于细胞内的核物质，如核酸中的嘌呤和嘧啶破坏DNA。

（2）臭氧对病毒的灭活机理：

臭氧对病毒的作用首先是病毒的衣体壳蛋白的四条多肽链，并使RNA受到损伤，特别是形成它的蛋白质。噬菌体被臭氧氧化后，电镜观察可见其表皮被破碎成许多碎片，从中释放出许多核糖核酸，干扰其吸附到寄存体上。

三、臭氧的消毒技术

1、臭氧杀菌的机理：臭氧O3是氧的同素异形体，很不稳定，在常温下可分解为氧气。臭氧对细菌的灭活反应总是进行得很迅速。与其他杀菌剂不同的是，臭氧能与细菌细胞壁脂类双键反应，穿入菌体内部，作用于蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌死亡。臭氧还作用于细胞内的核物质，如核酸中的嘌呤和嘧啶破坏DNA。臭氧对病毒的作用首先是作用于病毒衣体壳蛋白的四条多肽链，并使RNA受到损伤，特别是形成蛋白质。噬菌体被臭氧氧化后，电镜观察可见其表皮被破碎成许多碎片，从中释放出许多核糖核酸，干扰其吸附到寄存体上，臭氧杀菌彻底。

2、臭氧的投加量，投加时间与杀菌效果：实验室对生活污水进行臭氧的消毒实验，以确定投加时间和投加量。取30L水样，实验臭氧发生器质量浓度25mg/L，通气量3L/min，进行臭氧消毒试验。每消毒1min取样一次,进行细菌检测(类大肠菌)。在实验室静态下进行消毒试验，当消毒时间达到3min时，消毒效果已达到MEPC159(55)决议要求(100个/100mL)，此时臭氧的投加量为7.5g/m3。(1000/30)×25×3/1000=7.5为此，在实验室又对单位时间内不同的臭氧投加量进行试验，当臭氧投加量为7.0~8.0g/m3时，消毒已达到效果。

（1）臭氧的制取：人工产生臭氧的方法按原理分为光化学、电化学、原子辐射和电晕放电等几种。原子辐射法用得极少,工业应用臭氧源大多采用电晕放电法制取。电晕放电合成臭氧是目前世界上应用最多的臭氧制取技术,此技术能够使臭氧产量单台达500kg/h以上。电晕放电法(无声放电或辉光发电法)就是一种干燥的含氧气体流过电晕放电区产生臭氧的方法。常用的原料气体有：氧气空气以及含有氯、二氧化碳，或许还有其他惰性稀释气体的含氧混合气体。

（2）次氯酸钠、紫外线、臭氧消毒的比较：次氯酸钠(NaCLO)在舰船污水处理系统中消毒时，是以固态或液态形式投加的，投加量正常为小于20mg/L，大于5mg/L，根据MEPC(55)决议余氯量小于0.5mg/L时，如果采用次氯酸钠进行消毒满足不了新标准的要求。否则需作去氯处理。同时舰船上储存该药剂，需采用铁桶包装,需进行防潮处理。紫外线消毒无二次污染的担忧，但是紫外线灯管罩易结垢，随着时间的推移，势必影响灯光的强度，影响杀菌的效果。污水处理系统运行过程中需对紫外线灯管罩进行定期的清除污垢。臭氧消毒反应快、投量少、适应能力强、消毒性能稳定，无二次污染。

四、臭氧消毒方法的优越性

 1.臭氧是优良的氧化剂，可以杀灭抗氯性强的病毒和芽孢；

 2.臭氧消毒受污水 PH 值及温度影响较小；  

 3.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；

 4.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；

 5.臭氧在水中易分解，不会因残留造成二次污染。

五、臭氧在污水处理过程中的具体应用

中小规模生活污水的处理，主要适用中小城镇和大型企业.处理后的生活污水可作为工业用水或生活杂用水，也可用于绿化灌溉，使污水资源化.本文通过对几个有代表性的不同类型生活污水处理工艺的比较探讨，说明其各自特点，以利更好地选择应用不同的生活污水处理工艺。

（1）典型生活污水水质

　经使用后的生活用水水质发生了变化，水中增加了有机物、悬浮物和致病菌。水处理设备比较典型的生活污水水质中生化需氧量(BOD5)-般为l00-400mg/LI化学需氧量(CODcr)-般为250—1000mg/LI悬浮物(Ss)一般为100-350mg/LIPH值为6-9。

（2）生活污水处理工艺

2.1 人工生物净化

人工生物净化，是人为的创造条件使微生物大量繁殖，人工驯化微生物，利用微生物质新陈代谢降解水中有机物的方法，是目前国内外对生活污水二级处理的主体工艺。主要优点为：处理效果稳定，可以在一定范围内调节处理效率，处理工艺占地面积小。主要缺点为：投资高、运行费用高、管理复杂，需操作人员较多。

主要处理工艺如下：生活污水一沉淀(或气浮)一生物膜法一生物滤池(生物转盘、接触氧化、活性污泥法)一曝气池(氧化沟)一沉淀(或气浮)一消毒一出水

2.2 自然生物净化处理

自然生物净化处理，主要利用土壤在的微生物和植物根系或水塘中的微生物作用使水中的污染物浓度降低。主要优点为：投资低(征地费l万元/hm的情况下)、运行费用低、管理简单、需要的操作人员少。可以单独使用，也可相互组成联合处理系统。缺点为：占地面积大。主要处理工艺如下：生活污水一沉淀一氧化塘(土地处理)一快速渗滤(满速渗滤、地表漫流)

2.3 人工生物净化和自然生物净化

在土地资源丰富，地价相对便宜的城镇，采用人工生物净化与自然生物净化相结合的方法，在经济不发达地区有其实际意义。

主要处理工艺为：

生活污水一沉淀一曝气氧化塘一土地处理(农业灌溉)曝气氧化塘与土地处理都具有运行费用低、耗能少及管理简单等优点。曝气氧化塘能去除部分N、P、病菌和寄生虫。在我国西北的大多数中小城镇，有可利用的土地资源，应该大力提倡采用自然生物净化工艺处理生活污水。

　　（3）生活污水处理新工艺

　　 3.1 水解一好氧处理技术

　　水解沉淀是利用兼性菌，使污水在特殊的沉淀池中预先降解40%的有机物，集沉淀\吸附\生物絮凝\生物降解为一体的处理功能，可以使后续处理的曝气池容积减少约50%，曝气量也可减少约50%I与初沉池比较COD\BOD5、SS去除率都提高了一倍左右，经水解、酸化后的出水再经好痒生物处理，有效的提高了污染物的去除率。该工艺基建投资较普通过活性污泥工艺可节约30%-40%，占地可减少20%-30%，总耗电可节约34%，处理成本可节约37%-40%。

　　3.2 管道处理工艺

　　管道处理工艺是利用输送污水的挂表到加压作为处理设备，并在管内充痒，使污水在输送过程中进行生物处理，以减轻管道末端污水处理厂的负担。生活污水处理厂只需建设沉淀池，不用活性污泥回流，管道处理能力可在较大范围内灵活变化，与普通活性污泥法比较，可节约投资40%，运转费用低，适用与污水输送距离较远的城市(管道长度需6km—l0km).

　3.3 生物膜自然净化工艺

　　生物膜自然净化是移植生物膜技术，采用厌痒菌和兼性菌处理生活污水。具有运行费用低，几乎不耗能的特点，适合在旅游区和居民区生活污水处理中采用。

　　3.4 深井曝气

深井曝气是以一深井为曝气池的高效率活性污泥工艺，井直径lm一6m，深度50m一100m。一般利用废井进行改造，投资费用较低。深井曝气具有很高的充痒能力，并能维持很高的混合液污泥浓度，处理效率较普通曝气法提高约5倍，电耗节省40%-50%。其主要优点是高效、低耗、占地少，是目前国内推广应用较好的处理方法。

六、尾气处理工艺

1、臭氧在污水处理过程中往往不能百分之百的被污水吸收利用，所以在剩余的尾气中还含有一部分臭氧，如直接排入大气就会污染环境，危害人体健康。剩余臭氧可以尽量利用，如经常采用引入原污水中。如实在不能利用就必须处理。尾气处理的方法有燃烧法、活性炭吸附法、化学吸收法和催化分解法等。处理后的尾气重的臭氧含量应小于0-1mg/l 。目前多使用回收利用、热分解法和霍加拉特剂催化分解法。

2 、在生产实践中，常将臭氧尾气以各种方式回用于原水的预处理，譬如，利用水射器，微空扩散器，混合到原水当中。

3、耐实臭氧设备所有的臭氧机系列产品当中都采用了内置臭氧毁灭器，可以保证设备使用当中无尾气污染，有效解除对尾气的污染的担忧。

七、结束语

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，同时可以查看更多关于臭氧消毒技术处理废水的技术文档。