臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在凈水工藝中也有悠久的應(yīng)用歷史，幾乎與最常用的氯消毒同時(shí)被采用。但由于臭氧消毒系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，投資大，耗電量高，以前只在少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國家得以采用。自20世紀(jì)90年代起，由于懷疑水中的有機(jī)物與氯消毒發(fā)生反應(yīng)后形成的三氯甲烷具有致癌性，許多國家也逐漸對(duì)臭氧消毒產(chǎn)生了興趣，加大了研究力度，并逐步在飲用水處理系統(tǒng)中采用或增設(shè)了臭氧處理工藝。在我國，臭氧消毒總的來說是處在起步階段，尤其是在水廠凈水處理工藝中，但在區(qū)域二次供水工程中，臭氧消毒得到了一定的應(yīng)用，積累了一些經(jīng)驗(yàn)。
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1、臭氧生產(chǎn)原理
臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，比氯具有更高的活性和氧化能力，很不穩(wěn)定，不易儲(chǔ)存。因此臭氧應(yīng)根據(jù)需要就地生產(chǎn)。生產(chǎn)原理是：在一定的能量下，將O2分裂成O，再重新組成O3，化學(xué)方程式是：3O2≒2O3。目前生產(chǎn)臭氧的方法有：紫外線照射法、電解法、放射化學(xué)法、無聲放電法，其中最經(jīng)濟(jì)、普及最廣的是無聲放電法，就是在放電器（即常見的臭氧發(fā)生器）通入空氣或氧氣，轉(zhuǎn)換成臭氧排出。
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2、臭氧消毒特性
2.1殺菌速度快、效果好。試驗(yàn)結(jié)果表明，在0.45mg/L臭氧作用下，經(jīng)過2分鐘脊髓灰質(zhì)炎病毒即死亡；如用氯消毒，則劑量為2mg/L時(shí)需經(jīng)過3小時(shí)。臭氧不僅對(duì)全部病原菌、熒光菌、變形菌、靈菌等微生物均可快速殺滅，而且對(duì)某些普通消毒劑呈抗藥性的微生物也有十分顯著的殺菌效果。同時(shí)臭氧消毒幾乎不受ph的影響。
2.2可去除有機(jī)物。臭氧可去除水中的多種有機(jī)物，特別是有毒有害的微量污染物，并能使非生物降解物變?yōu)樯锝到馕?，大大降低處理成本?/span>
2.3可除臭、脫色。臭氧能有效去除多種藻類引起的臭和土臭、霉臭，對(duì)某些膠態(tài)物質(zhì)和有機(jī)物產(chǎn)生的顏色的去除也十分有效。
2.4水中的殘留物少，產(chǎn)生的附加化學(xué)污染物少。臭氧使水中的污染物通過氧化變成氣體或沉淀去除，它本身則被還原為氧離子而結(jié)合于揮發(fā)物或沉淀物中，或與H2O、H＋結(jié)合，因而水中的殘留物很少；并且不會(huì)產(chǎn)生如氯酚那樣的臭味，也不會(huì)產(chǎn)生三氯甲烷等氯消毒的消毒副產(chǎn)物。
2.5臭氧可就地制造，只需電能。
2.6持續(xù)性消毒能力差。由于臭氧在水中很不穩(wěn)定，易分解成O2，致使其持續(xù)性消毒能力差，如接觸池出口處水中剩余臭氧尚有0.40mg/L，但經(jīng)過清水池的停留后，水中的剩余臭氧已完全分解，管網(wǎng)中的消毒已無從保障。因此還需與其它消毒劑一起配合使用，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，以維持一定的消毒劑剩余量。
臭氧的持續(xù)性消毒能力差在一定程度上限制了其在凈水廠的使用普及，但是在區(qū)域二次供水工程中，由于距離用戶終端比較近，飲用水流通周轉(zhuǎn)快，在蓄水設(shè)施中停留時(shí)間短，消毒后的水很快輸送到用戶，對(duì)持續(xù)性消毒要求不高，因此，受到了一些用戶的歡迎。
3、臭氧消毒工藝設(shè)計(jì)
（1）工藝流程
由空氣（或氧氣）通過臭氧發(fā)生器生成的臭氧，通過水射器與水混合，接著進(jìn)入清水池進(jìn)行充分的接觸混合與反應(yīng)，然后由水泵輸送至小區(qū)管網(wǎng)。
（2）氣源
氣源的選擇要結(jié)合臭氧發(fā)生量、場地條件、能耗、運(yùn)行管理、維護(hù)等因素綜合考慮。臭氧發(fā)生器的氣源為空氣和氧氣。采用空氣為氣源時(shí)，由于空氣中含有較高的水分和灰塵，不僅影響臭氧的產(chǎn)量，而且會(huì)破壞介電體，因此需對(duì)空氣進(jìn)行除塵和脫水干燥，但省去了氣源費(fèi)用。以氧氣為氣源時(shí)，相比空氣氣源，耗電量小，節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，占地少，但購買氧氣也增加了運(yùn)行成本，并且需經(jīng)常更換氧氣瓶，日常管理麻煩?？紤]到電力供應(yīng)充足，消毒間比較寬敞，工程選用空氣為氣源。
（3）臭氧投加量
臭氧的殺菌效果主要取決于水中臭氧的含量、臭氧氣體在水中的分散程度（即混合是否均勻、充分）、臭氧與水接觸的時(shí)間。水中臭氧的濃度含量越高，殺菌的效果就越好，但并不是投加量越多越好，多了不但造成浪費(fèi)，而且有可能在用戶使用的時(shí)候，帶來身體不適感。同時(shí)投加時(shí)還要考慮水質(zhì)狀況，對(duì)二次供水工程，由于原水水質(zhì)較好，臭氧投加量一般為0.5～1.5?mg/L，本工程取1.0?mg/L，為了減少投加時(shí)間，投加量定為180g/h。
（4）投加混合方式
常用的投加混合方式一般有三種：
1.采用固定螺旋管道混合器，把其安裝在清水池的進(jìn)水管上，臭氧與水在混合器混合后進(jìn)入清水池；
2.采用射流器（水射器），這是一種比較常用的氣水混合裝置，可安裝在清水池進(jìn)水管上，直接利用進(jìn)水管內(nèi)的壓力進(jìn)行水氣混合，然后進(jìn)入清水池，或者從水泵總出水管接一條管道，進(jìn)入射流器與臭氧混合后進(jìn)入水池，而不必通過進(jìn)水管。
3.采用臭氧接觸氧化塔或接觸氧化池。水進(jìn)入接觸塔或接觸池與臭氧混合后，再進(jìn)入清水池。方式1與方式2簡化了工程設(shè)計(jì)，占地面積少，成本低，方式3雖然占地面積大，成本高，但混合效果好?？筛鶕?jù)經(jīng)濟(jì)條件、場地、水質(zhì)狀況進(jìn)行選用，也可相互配合 使用。本工程采用方式2，從水泵總出水管接一條管道，進(jìn)行氣水混合，投加點(diǎn)在清水池底部，我們特別設(shè)計(jì)了一組呈放射狀的接觸混合管，每個(gè)管上留有許多小孔，以便與水充分混合。
（5）投加時(shí)間的控制
理論上講，應(yīng)該24小時(shí)連續(xù)投加臭氧，這樣能保持持續(xù)消毒作用，水質(zhì)不至于二次污染惡化。但以往臭氧消毒應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，這樣不僅浪費(fèi)，有可能到用戶終端臭氧濃度過高，吸入人體后不利于健康。只要能保證充足的接觸時(shí)間，消毒效果就會(huì)理想。設(shè)計(jì)每天投加次數(shù)6次，平均每4h一次，每次1h。
（6）設(shè)備選擇
選用空氣型高頻臭氧發(fā)生器，臭氧產(chǎn)量180g/h，額定功率2.7Kw。設(shè)備包括空壓機(jī)、冷卻器、過濾器、干燥器、臭氧發(fā)生器。
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4、存在的問題
（1）雖然干燥的和水溶液中的臭氧腐蝕性稍弱，但在潮濕的環(huán)境里臭氧的腐蝕性比較強(qiáng)。由于消毒室建于地下，采光不好，室內(nèi)潮濕，一旦臭氧泄漏，對(duì)室內(nèi)的管道、設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生一定的腐蝕。為此后來采用排風(fēng)扇強(qiáng)制通風(fēng)，對(duì)管道、設(shè)備采取了防腐措施。
（2）尾氣處置。臭氧與水在水池中混合后，會(huì)有一定的剩余臭氧從水中逸出，通過水池通氣管排到空氣中。由于空氣中一定濃度的臭氧對(duì)人的機(jī)體有害，一般情況下不允許直接排放。但由于尾氣處置通常采用的回用法、加熱分解法、化學(xué)消減法、催化分解法能耗大、費(fèi)用高，對(duì)于本工程來說不太適合。好在本工程的尾氣量很小，且清水池所在位置地面開闊，易于空氣流通，采用稀釋法來處置，即直接排出，利用環(huán)境空氣稀釋。
（3）空氣型臭氧發(fā)生器噪音大。
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5、結(jié)語
臭氧由于其獨(dú)特的殺毒特性，在二次供水工程實(shí)踐中使用效果比較理想。但目前在我國給水工程中臭氧消毒還沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，比如投加量、接觸時(shí)間、投加方式、尾氣處置等問題沒有一個(gè)明確統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員多是憑著經(jīng)驗(yàn)或廠家的說明書來設(shè)計(jì)，這在一定程度上制約了臭氧消毒的普及。希望行業(yè)主管部門或協(xié)會(huì)加強(qiáng)指導(dǎo)，科研單位和生產(chǎn)廠家增加投入，加大研究力度，比如降低噪音、減少能耗、確立合理的投加指標(biāo)，只有這樣，臭氧消毒的使用才會(huì)有一個(gè)美好的前景。
