一、臭氧應用概述
臭氧作為一種強氧化劑、綠色環(huán)保消毒劑、精制劑、催化劑等被廣泛應用于石油、化工、污水、紡織、食品、制藥及香料等部門。
從1905年起臭氧就已經(jīng)開始應用在水處理當中了，目前世界上已有近萬余個水場使用臭氧處理水，用它來解決飲用水的一些質(zhì)量問題。
另外在日本及歐洲的大部分國家也早已把臭氧技術(shù)應用到了醫(yī)療器械、餐具殺菌等地方。臭氧作為氧化劑在紡織、印染、造紙、除臭、脫色、漂白、老化技術(shù)處理、生物工程等領(lǐng)域中亦在逐步得到應用。臭氧的最大特點是氣體（由三個氧原子組成），并且具有極強的 氧化能力。它的氧化能力僅次于氟而高于氯，效率高而無有害殘留物，因而具有廣泛的應用領(lǐng)域。
臭氧因自身所具有極強的氧化能力，故具有極強的殺菌作用、脫色、脫臭、脫味作用以及分解作用。殺菌可用于：上、下水，游泳池水，飲料水等的殺菌消毒；食品貯藏室內(nèi)殺菌消毒：醫(yī)院、學校、幼兒園、辦公室、食品加工廠、制藥廠等空氣凈化；器具類殺菌消毒，醫(yī)院污水、生活污水的殺菌消毒等等。脫色、脫臭、脫味作用可用于：糞便處理、給排水的脫色除味、養(yǎng)殖場除臭等，下水道的凈化脫臭。氧化：無機物的氧化，水中陳鐵、錳，含氰廢水的處理，礦石處理等。有機物氧化分解，工業(yè)廢水處理，微污染水處理，COD消除等，表面活性化，表面屬性（炭黑表面屬性、纖維表面屬性、塑料表面屬性），香料的合成，改變結(jié)構(gòu)等。內(nèi)燃機燃燒劑，火箭氧化劑等。
二、污水處理用臭氧
水資源匱乏、水體污染嚴重是世界上很多地區(qū)普遍面臨的兩大難題。如何節(jié)省水資源的消耗、減少污染物排放、更大限度地利用污水再生技術(shù)循環(huán)使用，降低環(huán)境污染造福于人類，是很多人一直都在思考丞待解決的問題。隨著污水深度處理技術(shù)與污水回用的日漸普及，對臭氧消毒的研究和應用越來越多，臭氧與其它消毒方法的復合消毒將會成為今后發(fā)展的趨勢。
1、污水臭氧處理工藝
1)污水臭氧處理流程
采用臭氧消毒的污水，預處理是十分重要的，往往由于預處理程度不夠而影響臭氧消毒的效果，污水處理程度要經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。污水消毒最好是經(jīng)過二級處理后再用臭氧消毒。這樣可以減少臭氧的投加量，降低設備投資費用和運行費用。
污水臭氧消毒的基本工藝流程
2)臭氧消毒工藝設計及設備選擇
污水臭氧消毒工藝設計，包括預處理工藝設計、臭氧消毒接觸系統(tǒng)設計及臭氧發(fā)生器及配套設備的選擇等。預處理工藝指在臭氧消毒之前對污水進行的一級處理或二級處理過程。
2、臭氧發(fā)生器選擇
根據(jù)污水水質(zhì)及處理工藝確定臭氧投加量，根據(jù)臭氧投加量和小時處理消毒水量確定臭氧使用量，按小時使用臭氧量選擇臭氧發(fā)生器臺數(shù)及號。計算公式如下：G=q＊g
公式中
G －－－－- 每小時使用的臭氧量（g/h ）
q －－－－- 每小時最大污水處理量（m 3 /h ）
g－－－－- 臭氧投加量（g/m 3 污水）
三、臭氧技術(shù)簡介
臭氧的生產(chǎn)原料分為：空氣、純氧氣、液氧三種。
采用液氧一般適用于中小規(guī)模，采用變壓吸附法或負壓吸附法現(xiàn)場制取純氧，適用于臭氧量<100g/h的規(guī)模。利用干燥空氣制取臭氧獲得的臭氧濃度一般在1%～3%；而利用純氧或液氧生產(chǎn)的臭氧濃度可達10%左右，而且空氣制取臭氧的電耗約為另外兩種方法的2倍。
臭氧發(fā)生器的氧化消毒特性：
①臭氧作為高效的無二次污染的氧化劑，是常用氧化劑中氧化能力最強的，其氧化能力是氯的2倍。
②臭氧消毒受pH值、水溫及水中含氨量影響較小。
③臭氧去除微生物、水草、藻類等有機物的嗅、味，效果良好，脫色能力比Cl2和ClO2更為有效和迅速。
④投加臭氧能改變小粒徑顆粒表面電荷的性質(zhì)和大小，使帶電的小顆粒聚集；同時臭氧氧化溶解性有機物的過程中，還存在“徽絮凝作用”，對提高混凝效果有一定作用。
⑤臭氧消毒效果好，劑量小，作用快，不產(chǎn)生三氯甲烷等有害物質(zhì)，同時還可使水具有較好的感官指標。
⑥臭氧能將水中不易降解的大分子有機物氯化分解為小分子有機物，并向水中充氧使水中溶解氧增加，為后續(xù)處理（特別是生物處理）提供了更好的條件。
1、臭氧消毒技術(shù)
1. 1 臭氧殺菌的機理
臭氧O3是氧的同素異形體, 很不穩(wěn)定, 在常溫下可分解為氧氣。臭氧對細菌的滅活反應總是進行得很迅速。與其他殺菌劑不同的是, 臭氧能與細菌細胞壁脂類雙鍵反應, 穿入菌體內(nèi)部, 作用于蛋白和脂多糖, 改變細胞的通透性, 從而導致細菌死亡。臭氧還作用于細胞內(nèi)的核物質(zhì), 如核酸中的嘌呤和嘧啶破壞DNA。臭氧對病毒的作用首先是作用于病毒衣體殼蛋白的四條多肽鏈, 并使RNA 受到損傷, 特別是形成蛋白質(zhì)。噬菌體被臭氧氧化后, 電鏡觀察可見其表皮被破碎成許多碎片, 從中釋放出許多核糖核酸, 干擾其吸附到寄存體上, 臭氧殺菌徹底。
1. 2 臭氧的投加量參考
中水5克/噸，生活污水5-10克/噸，工業(yè)污水20克/噸，非工業(yè)污水20克/噸
2、臭氧的制取
人工產(chǎn)生臭氧的方法按原理分為光化學、電化學、原子輻射和電暈放電等幾種。原子輻射法用得極少, 工業(yè)應用臭氧源大多采用電暈放電法制取。電暈放電合成臭氧是目前世界上應用最多的臭氧制取技術(shù), 此技術(shù)能夠使臭氧產(chǎn)量單臺達500 kg/ h 以上。電暈放電法( 無聲放電或輝光發(fā)電法)就是一種干燥的含氧氣體流過電暈放電區(qū)產(chǎn)生臭氧的方法。常用的原料氣體有: 氧氣空氣以及含有氯、二氧化碳, 或許還有其他惰性稀釋氣體的含氧混合氣體。
3、次氯酸鈉、紫外線、臭氧消毒的比較
次氯酸鈉( NaCLO) ：在污水處理系統(tǒng)中消毒時, 是以固態(tài)或液態(tài)形式投加的, 投加量正常為小于20 mg/ L, 大于5 mg/ L, 根據(jù)MEPC( 55) 決議余氯量小于0. 5mg/ L時, 如果采用次氯酸鈉進行消毒滿足不了新標準的要求。否則需作去氯處理。同時艦船上儲存該藥劑, 需采用鐵桶包裝, 需進行防潮處理。
紫外線消毒：無二次污染的擔憂, 但是紫外線燈管罩易結(jié)垢, 隨著時間的推移, 勢必影響燈光的強度, 影響殺菌的效果。污水處理系統(tǒng)運行過程中需對紫外線燈管罩進行定期的清除污垢。臭氧消毒反應快、投量少、適應能力強、消毒性能穩(wěn)定, 無二次污染。
臭氧水處理的影響因素臭氧在用于飲用水消毒時具有極高的殺菌效率，但在應用污水消毒時則往往需要較大的臭氧投加量和較長的接臭氧水處理時間。
臭氧水處理：
①臭氧是優(yōu)良的氧化劑，可以殺滅抗氯性強的病毒和芽孢；
②臭氧消毒受污水PH值及溫度影響較??；
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，改善水質(zhì)；
④臭氧可以分解難生物降解的有機物和三致物質(zhì)，提高污水的可生化性；
⑤臭氧在水中易分解，不會因殘留造成二次污染。
四、臭氧處理系統(tǒng)的安全與保護
1、系統(tǒng)設備管道防腐處理
臭氧氣體具有很強的腐蝕性，在潮濕情況下腐蝕性最強。因此，臭氧發(fā)生設備‘輸送臭氧的管道’閥門及接觸反應設備均采取防腐措施。如使用碳鋼材料必須涂防腐涂層。最好使用不銹鋼管，玻璃鋼管，ABS 、PVC 、PP-R 塑料管等。接觸池在使用鋼筋混凝土材料時應加防腐涂層 。一般橡膠不耐臭氧氧化，所以臭氧發(fā)生設備間的電線，電纜等均不能使用橡膠包裹的電線，應使用塑料電線。
2、設置通風排氣設備
臭氧具有毒性，空氣中臭氧濃度達到0.1mg/m 3 時就對人的眼睛、鼻、喉及呼吸道產(chǎn)生刺激作用在0.01-0.02mg / m 3 時可聞到臭味；因此在臭氧設備間應設置通風設備，萬一發(fā)生泄漏可及時排出臭氧。臭氧比空氣重，通風機應安裝在靠近地面處。
3、臭氧輸送管道及臭氧設備必須密閉，防止泄漏
在設備運行之前應檢查是否漏氣，運行中一旦發(fā)生泄漏應立即關(guān)掉臭氧發(fā)生器電源，打開排風扇排出臭氧，再進行檢修。
4、臭氧發(fā)生器為高壓放電設備，應設置接地裝置，接地電阻應小于4 歐姆。操作應嚴格按照設備使用說明書及有關(guān)電器使用要求進行。
5、必須設置尾氣處理或尾氣回收裝置，反應后排出的臭氧尾氣必須經(jīng)過分解破壞或回收利用，達到排放標準，否則將污染大氣。
五、臭氧消毒設備布置要點
1、污水臭氧污水處理站設置空壓機房、臭氧發(fā)生器設備間和操作間?？諌簷C房安放空壓機，空壓機應防震和防止噪音。臭氧發(fā)生器間留有設備檢修空間。
2、臭氧接觸塔在寒冷地區(qū)應設在室內(nèi)，尾氣處理后經(jīng)排氣管排出室外。
3、根據(jù)處理工藝要求，泵應盡量靠近處理設備。
4、應絕對防止臭氧接觸塔內(nèi)的污水通過臭氧管道回流到臭氧發(fā)生器。
5、設備間內(nèi)應有排水道，以備空壓機排水，寒冷地區(qū)應有供暖設備
六、尾氣處理工藝
1、臭氧在污水處理過程中往往不能百分之百的被污水吸收利用，所以在剩余的尾氣中還含有一部分臭氧，如直接排入大氣就會污染環(huán)境，危害人體健康。剩余臭氧可以盡量利用，如經(jīng)常采用引入原污水中。如實在不能利用就必須處理。尾氣處理的方法有燃燒法、活性炭吸附法、化學吸收法和催化分解法等。處理后的尾氣重的臭氧含量應小于0-1mg/l 。目前多使用回收利用、熱分解法和霍加拉特劑催化分解法。
2 、在生產(chǎn)實踐中，常將臭氧尾氣以各種方式回用于原水的預處理，譬如，利用水射器，微空擴散器，混合到原水當中。
3、廣州佳環(huán)公司生產(chǎn)臭氧毀滅器，可以保證設備使用當中無尾氣污染，有效解除對尾氣的污染的擔憂。
七、結(jié)束語
臭氧機原理清晰特性明確、技術(shù)成熟，既能有效的應用于高污染企業(yè)污水處理，又能夠很好地脫色、消毒應用于再生水的處理。毫無疑問，臭氧在人類的社會生活當中擔當著重要的角色。更好地利用臭氧技術(shù)，去解決高污染水的處理問題與水資源匱乏問題，將污水處理成為再生水標準，愧于是人類造福的明智之舉。
