臭氧在水处理中的应用研究

严军

严军YANJun曰杜旭DUXu

（艾特克控股集团有限公司，宜兴214214）

（ATKHoldingsGroupCo.，Ltd.，Yixing214214，China）

摘要：本文结合臭氧的性质以及特点对臭氧在水处理中的应用进行了研究。

Abstract:Combinedwiththepropertyandcharacteristicsofozone,thisarticleresearchestheapplicationofozoneinwatertreatment.

关键词：臭氧；水处理；活性炭；氧化反应

Keywords:ozone；watertreatment；activatedcarbon；oxidationreaction

中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）20-0304-02

0引言

臭氧作为氧气的同素异形体，具有非常强的氧化性，因此可以将臭氧的特性用到各个方面之中。臭氧技术的研究已经进行了很多年，由于臭氧的消毒效率较高，在消灭病毒以及细菌方面有很高的利用价值，尤其在水处理中，臭氧技术是其中非常关键的一项技术。目前在很多欧美国家当中已经广泛地利用臭氧来辅助水处理的工作，效果显著。而在我国，臭氧在水处理中的应用才刚刚开始起步，因此，臭氧在我国的水处理行业中有着广阔的发展空间。

1臭氧的性质

臭氧是氧气的同素异形体，在常温下是一种淡紫色气体，不稳定，且有刺激性气味。而臭氧在水中的氧化还原电位为2.07V，臭氧在水中的溶解度并不固定，会随着温度以及臭氧的浓度变化而变化，表1是臭氧在各种浓度和各种温度下的溶解度。

2臭氧在城市污水消毒中的应用

臭氧在城市的污水处理中，主要是负责对化学需氧量、生化需氧量、氨的氧化以及悬浮物进行去除工作。在污水处理中，使用臭氧进行消毒有以下几个优点：第一是臭氧的生产非常方便，不需要储运，操作危险性降低；第二是臭氧的氧化作用非常强，对于病毒、细菌和微生物都有很好的灭活作用，消毒性能良好；第三是消毒的副产物不含有有机物；第四是消毒完成后不会对水体增加负担，非常洁净。实现臭氧化技术的核心就是用特殊的电场来进行无声放电的操作，从而产生出大量的臭氧气体，在这个过程当中，气体分子和高能电子在碰撞时会发生一系列的化学反应从而激活气体，再产生出很多种活性自由基，这样就可以催化、氧化以及分解多种细菌和病毒等有害物质，达到洁净的最终目的。在目前的城市污水处理当中，使用臭氧作为消毒剂是最好的方法。在臭氧进行消毒时，受到pH值影响的变化比较小。臭氧在酸性的条件下的杀毒效率更高。对臭氧的消毒速率影响最大的因素是污水中的臭氧浓度的高低，当臭氧的浓度越大时，消毒的速率也越快。

3臭氧在饮用水中的应用

随着工业的不断发展，在水体中的有机毒物也越来越多，这些有机毒物大致可以分成两类，一类是天然有机物，另一类则是人工合成的有机物。绝大多数人工合成的有机物都是有毒的，具有以下特点：不能降解、种类多以及危害大等等。对于这些有毒的有机物，由于臭氧具有极强的氧化能力，可以对有机物的分子结构进行破坏，甚至彻底分解，让有机物的数量大大减少，从而清洁水体。在进行水处理时，利用臭氧氧化法进行操作有很明显的有点，如分解速度快、氧化能力强、自动化程度高、占地面积小以及无二次污染等等，同时还具有脱色、杀菌以及防垢等作用。因此使用臭氧来进行水体的预处理，可以显著提高水体的水质。臭氧在水处理中的最主要作用就是消毒，是水处理中最有效的消毒剂。与氯相比，臭氧的杀菌作用要强15到30倍，原因是在对病毒进行灭活时，由于臭氧的高氧化电位很容易扩散，导致了微生物细胞中的有机物以及有机体链状结构很容易受到破坏，导致细胞死亡，因此臭氧处理病毒和芽孢的时候，具有极强的消毒能力，而氯在这方面就远远不及臭氧。尽管臭氧已经在水处理中广泛的被利用，但还有一些问题需要人们去解决：一是臭氧的生产成本相对于其它消毒剂较高，而臭氧的利用效率又比较低，导致了在用臭氧进行水处理的时候，成本偏高；二是臭氧在进行消毒的时候，对于与有机物的反应有一定的选择性，在处理一些特殊的有机物时，有一定的制约性；三是在臭氧与有机物的反应发生完之后，很难完全将有机物完全无机化，而是主要以中间产物的形式存在着，因此在用臭氧进行水处理的时候，还需要其它处理方法来共同处理，这样才可以让水完全的洁净。目前在研究臭氧在水处理中的应用中，有两大趋势，一是将臭氧催化成一种功能更强大的羟基自由基，来解决臭氧处理的缺点；二是采用固体颗粒的形式，如活性炭、氧化钛以及金属氧化物作为催化剂来对臭氧的化学反应过程进行催化，从而提高反应的效率等。

4臭氧氧化去除地下水中的石油类污染物

在这几年，由于环境污染越来越严重，也导致了地下水的污染情况越来越严重，因此，人们对于如何解决地下水的污染情况也越来越重视。经过专家的研究发现，地下水中的石油类污染物可以通过臭氧的方法来进行有效的去除。经过试验，可以发现臭氧的氧化作用对于去除地下水中的石油类污染物效果显著，最佳的环境是pH值为中性或者碱性时，反应时间为20分钟左右。地下水经过臭氧氧化的处理之后，有机物的种类明显减少，由原来的将近20种减少成6种，效果非常显著。

在目前，已经有不少的国家和地区利用臭氧的氧化来对地下水进行净化，且效果不错，但由于一些地区的地下水中的石油类污染物的种类非常多，而且成分也相当的复杂，因此也提高了处理的难度。对于这些污染成分较复杂的地下水，还没有成熟的技术可以完全对其进行净化工作。因此，必须要对净化地下水的工艺以及技巧进行进一步的研究，让臭氧可以更好地应用在地下水的处理当中。5臭氧生物活性炭技术在低温低浊水处理中的应用臭氧生物活性炭技术将臭氧的杀菌消毒作用、化学氧化作用与活性炭的生物氧化讲解作用、物理化学吸附作用科学地结合在一起，让彼此的特性可以相互促进，在对水中的为污染物进行处理时，效果非常显著，目前这种技术在国外的一些发达国家已经被广泛使用，而在我国，这种技术也在急速发展，已经有不少地区开始使用。臭氧生物活性炭技术在去除水中的有机物时，最容易受到温度的影响，在低温低浊的条件下对去除工作十分不利。要解决这个问题，就必须要人工固定化以及低温驯化在活性炭表面的生物膜。如果生物膜在低温低浊的时候已经稳定和成熟了，那么经过了一段时间之后，就可以适应低温低浊的环境。要吸附金属离子，最常见的方法就是利用活性炭来进行吸附，而经过专家的研究表明，活性炭吸附金属离子最容易被以下几种因素影响：第一是活性炭表面的官能团的多少；第二是水中的pH值大小；第三则是水中的其它电解质；而在采用了臭氧活性炭技术之后，相对于单纯的活性炭技术，在对金属离子进行吸附的时候效果更好，原因是金属离子和活性炭表面之间的静电吸引在臭氧的电离作用下更加明显，就能够让金属离子更加容易被吸附。在我国北方地区，臭氧活性炭技术能够适应当地的环境，在低温低浊的水质条件下对水中的微污染物进行有效的去除。而针对我国的水源特点，要想能够让水处理的效率更高，效果更好，就必须要对目前的技术机理再进行探索，提高工艺水平以及技术。

6结语

臭氧技术在经过了100多年的发展之后，目前已经比较成熟，在许多欧美国家的水处理中已经广泛利用了臭氧来辅助水处理的工作，在我国，臭氧技术刚刚开始发展，也并没有很广泛的应用起来，主要的原因是成本较高。而随着科技的不断发展，臭氧技术也会一直发展下去，在臭氧的产生效率以及降低能耗等方面，一定会得到改善，从而真正的在我国的水处理行业中被广泛的应用。

参考文献：

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[2]刘晶冰,燕磊,白文荣,冯惠谦,王劼勇,张文熊.高级氧化技术在水处理的研究进展[J].水处理技术，2011(03).

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