臭氧活性碳技術(shù)是目前國(guó)際上最先進(jìn)的自來水處理工藝，在日、美、歐等發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛采用，目前我國(guó)昆明、上海、大慶的自來水廠已開始采用該技術(shù)，取得了明顯的效果。采用臭氧發(fā)生器消毒處理是水廠消毒的發(fā)展趨勢(shì)。臭氧用于純凈水處理是目前最綠色環(huán)保高效的消毒方式。
一、臭氧在水處理中的應(yīng)用
20世紀(jì)90年代起，由于懷疑水中的有機(jī)物和天然物質(zhì)與氯發(fā)生反應(yīng)形成的三甲烷具有致癌性，美國(guó)、日本和英國(guó)等國(guó)家也逐漸開始在水處理工程中的應(yīng)用臭氧處理工藝。
由于臭氧比氯有較高的氧化電位，因此它比氯消毒具有更強(qiáng)的殺菌作用。對(duì)細(xì)菌的作用也比氯快，且在很大程度上不受PH的影響。有關(guān)資料報(bào)道，在0.45mg/L臭氧作用下，經(jīng)過2min，脊髓灰質(zhì)炎病毒即死亡;如用氯消毒，則劑量為2mg/L時(shí)需經(jīng)過3h，當(dāng)1mL水中含有274~325個(gè)大腸菌，在臭氧劑量為1mg/L時(shí)可降低在腸菌數(shù)86%：劑量為2mg/L時(shí)，水幾乎可以完全被消毒。
較之傳統(tǒng)的氯消毒方法，臭氧消毒還有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)消毒的同時(shí)可改善水的性質(zhì)，且較少產(chǎn)生附加的化學(xué)物質(zhì)污染。
(2)不會(huì)產(chǎn)生如氯酚那樣的臭味。
(3)不會(huì)產(chǎn)生三鹵甲烷等氯消毒的消毒副產(chǎn)物。
(4)臭氧可就地制造獲得，它只需要電能，不需要任何輔料和添加劑。
(5)某些特定的用水中，如食品加工，飲料生產(chǎn)以及微電子工業(yè)等，臭氧消毒不需要從已凈化的水中除去過剩余臭氧尚有0.4mg/L, 但經(jīng)過水廠清水池的停留后，水中的剩余臭氧已完全分解，沒有剩余消毒劑的水將進(jìn)入管網(wǎng)。因此，經(jīng)過臭氧消毒的自來水通常在其進(jìn)入管網(wǎng)前還要加入少量的氯或氯胺，以維持水中一定的消毒劑剩余水平。
二、臭氧的主要特性和消毒機(jī)理
1.臭氧的特性
1)臭氧的分子式是O3，是氧的同素異形體，臭氧的英文詞為“OZONE”，來源于希臘語。意為“味道”。在常溫常壓下，臭氧是淡藍(lán)色的具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，臭氧具有很高的氧化電位(2.076V)，比氯(1.36V)高出50%以上，因此它具有比氯更強(qiáng)的氧化能力。 臭氧分子極不穩(wěn)定,可自行分解,伴隨著分解過程全放出能量，因此臭氧比氧具有更高的活性和氧化能力。
2)臭氧氣體向水中的傳遞能力：許多實(shí)驗(yàn)表明，臭氧氣體要溶解在水中，首先必須在與之接觸的液體表面上完全擴(kuò)散進(jìn)而溶解在表面的液體中、最終擴(kuò)散到液體的內(nèi)部，因此，氣液兩相間的傳遞率主要由下列因素所決定：
(1)氣液兩相的物理特性;
(2)氣體通過氣液界面的濃度差;
(3)氣體湍流的程度。
2.臭氧的氧化反應(yīng)和消毒機(jī)理
臭氧一經(jīng)溶解在水里，會(huì)出現(xiàn)下列兩種反應(yīng)：一種是直接氧化，它是較緩慢的且有明顯選擇性的反應(yīng);另一種則是在水中羥基、過氧化氫、有機(jī)物、腐植質(zhì)和高濃度的氫氧根誘發(fā)下自行分解成羥基自由基，間接地氧化有機(jī)物、微生物或氨等。后一種反應(yīng)相當(dāng)快，且沒有選擇性，另外還能將重碳酸根氧化成重碳酸和碳酸。這兩種反應(yīng)中后一種反應(yīng)更強(qiáng)烈，氧化能力更強(qiáng)，臭氧的自行分解率在很大程度上取決于ph值、溫度、UV值、臭氧濃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來間接表示。由于重碳酸鹽和碳酸鹽(尤其是碳酸鹽)具有較強(qiáng)的緩沖性能，因此在低PH和高緩沖性能的余臭氧可維持較長(zhǎng)時(shí)間。臭氧可殺菌消毒的作用主要能氧化微生物細(xì)胞的有機(jī)物或破壞有機(jī)體鏈狀結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，因此，臭氧對(duì)頑強(qiáng)的微生物如病毒、芽孢等有強(qiáng)大的殺傷力。因此，臭氧在殺傷微生物的同時(shí)，還能氧化水中的各種有機(jī)物。去除水中的色、嗅、味和酚等。
