[摘 要]：随着水质污染日益严重和可利用水资源减少，人们越来越重视污水回用技术的应用。传统的氯气处理工艺难以满足污水处理回用的要求，臭氧技术被认为是更适合用于未来水处理领域的新兴技术。
　　[关键词]：臭氧；污水处理；应用研究
　　中图分类号：X5 文献标识码：A文章编号：1002-6908（2007）0710019-01
　　
　　 随着工业的发展和人口的集中，来自家庭、机关、商业和城市公共设施的生活污水量及所含的污染物种类不断增加，其中主要是粪便和洗涤污水，这些污水排入水体后往往会传染疾病，而且会造成水体中悬浮物数量和生化需要氧量越来越高，水体缺氧，水生生物灭绝。臭氧是国际公认的绿色环保型杀菌消毒剂，消毒效率高，对各种病毒、细菌均有很强的杀灭能力，它还能除味、脱色，改善水质，而且没有二次污染。臭氧处理技术被认为是未来水处理领域的新兴技术。
　　
　　1.臭氧的产生原理
　　
　　 氧气在电子、原子能射线、等离子体和紫外线等射线流的轰击下能分解为氧原子。这种氧原子极不稳定，具有高活性，能很快和氧气结合成三原子的臭氧。目前，生产臭氧的方法大致有：无声放电法、核辐射法、紫外线法（低压汞灯）、等离子体射流法和电解法等。
　　 电晕放电是利用高速电子轰击干燥氧气，使其分解为氧原子。高速电子具有足够的动能（6～7ev），通过氧原子与氧气及其它任何气体分子三体碰撞，反应形成臭氧。
　　 工业中常采用在空气或氧气中无声高频高压沿面放电产生臭氧。当以空气作为气源时，产生臭氧的浓度为10～20g/m3，电耗为1kg臭氧/16～18kwh；以氧气为气源时，臭氧的浓度可增加2～3倍，而电耗减半。
　　 电解法是一种利用直流电源电解含氧电解质产生臭氧的方法。含有水化荧光阴离子电解质的水溶液在室温下用高电流动功率可将其氧化成。此种方法产生的臭氧浓度高，成分纯净，在水中溶液度高。
　　 紫外线辐射法是利用低压汞灯辐射产生，此方法简单，产生臭氧浓度低、适用于实验室；其优点在于对温度不敏感，易于通过对汞灯功率的线性控制来控制臭氧的产量。
　　
　　2.臭氧的物理化学性质
　　
　　 臭氧在常温下为蓝色气体，有刺激性特殊气味；液态时为蓝黑色，熔点为-192.5±0.4℃=(760mmHg)，沸点为-111.9±0.3℃(760mmHg)，气体密度2.144g/L，溶解度为0.68g/L，溶解系数为0.32。理论上臭氧的溶解度随温度的升高而降低，它对紫外线的最大吸收波长为254nm，工作环境中允许的最大浓度TCV≤0.1。臭氧是一种强氧化剂，蒸气的还原电位在酸性介质中为-2.07V，在碱性介质中为-1.24V。臭氧在水中的分解速度很快，在含有杂质的水溶液中能迅速回复到氧气的状态，其衰期为5-30min，若水温接近0℃时能更稳定些。研究表明，臭氧在水中的分解速度随水温和pH值的提高而加快，由于臭氧具有强氧化性，因此能与除了金、铂外的所有金属发生反应，能氧化许多有机物，极易与-SH、=S、-NH、=NH、-OH和-CHO等反应；与芳香族化合物也能反应，但速度慢些；对于脂肪族化合物几乎没有效果。基于臭氧能氧化金属的原因，因此在实际的生产中常使用含25%的铬铁合金来制造臭氧发生设备，而且在发生设备和计量设备中，不能用普遍的橡胶作密封材料，必须采用耐腐蚀的硅胶或者耐酸橡胶。
　　
　　3.臭氧在污水处理中的应用
　　
　　 3.1 饮用水的消毒和深度处理
　　 臭氧在饮用水中的应用已有百年的历史，早在1893年，荷兰建立了世界上第一座臭氧处理饮用水的装置，对Rhine河水进行消毒处理。饮用水的处理不仅要能有效的消毒杀菌，而且必须去除微污染物质。在传统的饮用水处理工艺中大多使用氯气或次氯酸钠作为消毒剂和氧化剂。氯能有效杀灭水中的细菌，但近年来发现氯处理产生的一些副产物如三氯甲烷等有机卤代物具有一定的毒性，甚至有致癌、致畸、致突变作用。为此，饮用水的臭氧处理技术受到重视和深入研究。研究表明臭氧不仅具有很强的消毒杀菌作用，还可以氧化去除水中的微污染物质，这些微污染物往往难以生物降解，如腐殖酸、农药、氯代有机物等。而且臭氧氧化较为彻底，较少产生副产物。
　　 3.2 水体的除臭脱色
　　 废水中的有机或无机物含有硫和氮是引起臭味的主要原因，当投加1-2mg/L低浓度的臭氧于废水中时，就可氧化这些物质起到除臭效果。值得一提的是，臭氧作了脱除异味外，还可防止异味的再产生。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，若采用臭氧处理时，在氧化除臭的同时，形成了富氧环境，可阻止臭味的再产生。臭氧对水体中的着色有机物具有氧化分解作用，微量的臭氧就能起到良好的效果。着色有机物一般是具有不饱和键的多环有机物，用臭氧进行处理时能够打开不饱和化学键，使分子断键，从而使水变清。国内已开展了利用臭氧对印染废水脱色处理的基础性研究工作。
　　 3.3 废水中无机和有机污染物质的臭氧化处理
　　 工业废水中最先采用臭氧化法处理的是含氰废水和含酚废水。氯化物经臭氧氧化后生成的氰酸盐其毒性仅为氰化物的1/100左右，甚至可进一步氧化成无害化物质。用臭氧处理铁氰铬合盐则比较困难，但对其他氰铬量的铜离子能促进臭氧对氰的分解。臭氧还可用于处理含金属离子废水，将存在于废水中的金属离子氧化为不溶于水的化合物。臭氧能与各市地多有机物或官能团发生反应，如C=C、C≡C、芳香化合物、杂环化合物、N=N、C≡N、-OH、-SH、-NH2、-CH等。臭氧破坏和去除废水中污染物的作用已被广泛研究，对有机物臭氧化的产物也进行了一些研究，臭氧化产物主要是一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸等有机小分子。
　　 3.4 臭氧在冷却水处理中的应用
　　 臭氧具有杀菌、缓蚀和阻垢的功效，可代替传统的化学药剂处理循不冷却水，而且处理费用低于化学药剂处理方法，处理后无二次污染问题。美国自20世纪70年代末开始研究臭氧对冷却水的处理，至今已成功用于130多座冷却塔，最大的循环水量达1000m/h，运行情况良好。应当注意的是，腐蚀和生物结垢的防止主要取决于系统中水的化学性质，臭氧处理能够有效的防腐蚀，抗生物结垢，但不应过分依赖于臭氧处理，在实际应用中要注意水质的变化。
　　
　　4结语