摘 要：臭臭氧作为强氧化剂用在净水过程中的各阶段，主要为预臭氧化、中间臭氧化和最终的消毒。预臭氧化可部分降解天然有机物和非活性微生物，以提高絮凝、沉淀等后续工艺去除浊度和除色、 去异味、去臭的效率；中间臭氧化主要为降解有机微污染物，去除三卤甲烷前体物和提高可生物降解性能；而臭氧用于最终的消毒可去除净水过程中的残余微生物及减少消毒副产物的形成。
关键词：臭氧；强氧化；消毒；水处理
1 臭氧的性质
臭氧是一种强氧化剂，气态臭氧厚层带蓝色，有刺激性腥臭气味，浓度高时与氯气气味相像；液态臭氧深蓝色，固态臭氧紫黑色。另外，臭氧为纯净物。在常温下，易分解，生成氧气和氧原子，所以臭氧在工作中没有二次污染产生，这是臭氧技术应用的最大优越性。在标准压力和常温下，它在水中的溶解度是氧气的13倍，是空气的25倍。与氧气比，臭氧比重大、有味、有色、易溶于水、易分解。臭氧是已知最强的氧化剂之一，臭氧由于其在水中有较高的氧化还原电位仅次于氟。
2 臭氧消毒的机理
臭氧是仅次于氟的第二强氧化剂，菌过程属生物化学氧化反应。臭氧消毒机理可分为两类：
2.1 臭氧杀菌机理
以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成分受损伤导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内蛋白质和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活死亡。并且讲死亡菌体内的遗传基因，寄生菌种，寄生病毒粒子，噬菌体，支原体及热原（内毒素）等溶解变性死亡，臭氧灭菌属于溶菌剂，即可以达到彻底，永久的消灭物体内部所有微生物。
2.2 臭氧灭活病毒机理
以氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。
臭氧水灭菌情况有些不同，其氧化反应有两种，微生物菌体既与溶解水中的臭氧直接反应，又与臭氧分解生成的羟基OH的间接反应，由于羟基OH为极具氧化性的氧化剂，因此臭氧水的杀菌速度极快。
3 臭氧消毒于水处理消毒优缺点
3.1 臭氧消毒灭菌的优点
臭氧灭菌属溶菌级，杀菌彻底，无残留，杀菌广谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌，并可破坏肉毒杆菌毒素，且反应快，投量少；臭氧消毒的适应能力强，在pH为5.6-9.8、水温0-37℃的范围内消毒性能受影响很小；不产生持久性残余，无二次污染；与氯消毒剂联用可大幅度减少氯使用量。
由于氯消毒会产生具有致癌性的THMs（三卤甲烷），臭氧消毒后补加少量氯消毒剂，可大幅减少THMs的产生；臭氧消毒后增加污水的絮凝沉降性能。而传统的灭菌消毒方法，无论是紫外线，还是化学熏蒸法，都有不彻底、有死角、工作量大、有残留污染或有异味等缺点，并有可能损害人体健康。如用紫外线消毒，在光线照射不到的地方没有效果，有衰退、穿透力弱、使用寿命不长等缺点。化学熏蒸法也存在不足之处，如对抗药性很强的细菌和病毒，则杀菌效果不明显。
3.2 臭氧用于污水回用和饮用水消毒的缺点
臭氧不易溶于水，且不稳定；污水消毒时受水质的影响较大，所含有少量的有机物会增大臭氧消耗量，消毒成本增加；当臭氧接触时间不足时，有机物不完全氧化产生醛、酮类等有毒有害物质。臭氧消毒作为氯消毒的替代方法，在饮用水处理中被越来越多地应用。
试验表明，臭氧几乎对所有细菌、病毒、真菌及原虫、卵囊都具有明显的灭活效果。但是臭氧氧化含有溴离子的原水时会产生溴酸根。溴酸根已被国际癌症研究机构定为2B级潜在致癌物，WHO建议饮用水的最大溴酸根含量为25μg/L，美国环保局（USEPA）饮水标准中规定溴酸根的最高允许浓度为10μg/L。臭氧氧化过程中溴酸盐的生成有臭氧氧化和臭氧/氢氧自由基氧化两种途径，控制溴酸盐可以从控制其形成和生成后去除两个方面进行。降低pH、添加氨气、氯-氨工艺和优化臭氧化条件是控制溴酸盐形成的方法，溴酸盐生成后则可以利用物理、化学和生物方法去除。因此要实现臭氧、致病菌与溴酸盐三者的平衡需进一步探讨臭氧灭菌机理及溴酸盐控制方法。
4 臭氧技术在水处理中的应用
臭氧作为强氧化剂用在净水过程中的各阶段，主要为预臭氧化、中间臭氧化和最终的消毒。预臭氧化可部分降解天然有机物和非活性微生物，以提高絮凝、沉淀等后续工艺去除浊度和除色、 去异味、去臭的效率；中间臭氧化主要为降解有机微污染物，去除三卤甲烷前体物和提高可生物降解性能；而臭氧用于最终的消毒可去除净水过程中的残余微生物及减少消毒副产物的形成。
4.1 去除无机物
预臭氧化阶段可去除原水中无机物质， 如锌、镍、铜、铬、镉五类重金属物质和铁、锰等，金属离子可由于氧化作用形成难溶物而去除。同理，氨型氮可被臭氧缓慢氧化为硝酸根离子而通过后序的生物硝化去除。
4.2 氧化天然有机物
去除色度，臭氧对色基具有特别活性，能将其中的碳 -碳双键破坏，产生相应的含氧有机化合物达到脱色的目的；去除异味、 臭味； 提高有机物的生物可降解性能臭氧可以将一些大分子难降解有机物氧化成易被细菌降解利用的小分子有机物，提高有机物的生物可降解性；减少 T OC 和 DOC；控制氯化消毒副产物，预加臭氧不会产生三卤甲烷，并能有效去除原水中大量的三卤甲烷前体物，使滤后水再经氯化（消毒）时生成三卤甲烷的几率大大减少。
4.3 消毒作用
臭氧具有很强的杀菌消毒能力，不易引起二次污染，作为饮用水的消毒杀菌剂在欧洲许多国家得到了广泛的应用。臭氧的杀菌机理是臭氧对细菌直接作用，氧化分解葡萄糖氧化所必需的酶。
5 结语
消毒剂的选择一直是广大水处理工作者讨论的焦点。随着我国经济的发展和环境污染的日趋加剧，尤其是氯化消毒副产物的发现，传统的常规水处理工艺已经不能满足要求，许多新技术新工艺新药剂在水处理中得以应用。臭氧氧化技术因为具有氧化能力强、反应速度快、不产生污泥、无二次污染等优点，它的高氧化还原电位决定它对氧化、脱色、除味方面的广泛应用，有人研究指出，臭氧溶解于水中，几乎能够杀水中一切对人体有害的物质，比如铁、锰、铬、硫酸盐、酚、苯、氧化物等，还可分解有机物及灭藻等。逐渐成为人们研究的热点。而且，随着近年来臭氧发生仪器设备性能的提高，在水处理中逐渐呈现出广阔的前景。
参考文献
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2. 王永祥，陈洪斌，阮久丽 《污水和再生水臭氧消毒的研究和应用》 2010
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5. 张贡意，韩荣新 《臭氧氧化技术在污水处理中的研究现状》 2013
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