臭氧在饮用水处理中的应用
                                                中国工业经济联合会臭氧专业委员会 李汉忠

臭氧在饮用水处理应用概况
国外应用
● 时间最长，使用 90 ％以上的臭氧总量，是目前臭氧的{zd0}应用
● 法国“饮水臭氧化诞生地”一法国尼斯水厂， 1906 一 1970 年
●1940年，世界大型臭氧水厂设备 119 套， 90 套在法国
● 1977年，世界 1036 座大型臭氧水厂，法国占 593 个
● 目前臭氧技术应用推广很快，无准确统计数据
● 1987 年，美国洛杉矶水厂，日处理 228 万立方米水，装备 190kg / h 臭氧设备，自制液氧
●近年美国拉斯xxx AMS 水厂设备 5 台共 380kg / h 臭氧设备。 VPSA 制氧， 8wt % 浓度达到对隐抱子虫 21gs 的灭活率。
● 最近美国加利佛尼亚州超过 50 家市政饮水厂使用臭氧，处理水量达到每天 1400 万 m3 。

国内应用
●八十年代中期，北京田村山水厂，3 * 5kg / h 臭氧设备，日本进口
●八十年代中期，北京燕山石化水厂，5 * l kg / h 臭氧设备，国产
●1996 年，大庆石化水气厂，3 * 3kg / h 臭氧设备，法国进口
●1997 年，昆明第六自来水厂，3 *11kg / h 臭氧设备，瑞士进口
● 进入本世纪，广东、浙江、上海新建多家臭氧水厂，包括超过大型 100kg / h 的大型水厂
● 浙江杭嘉湖地区己建和在建的有 12 个深度处理水厂，臭氧装机量达到280kg / h
● 江苏昆山市自来水公司装机 7 台共 140kg03 / h ，全市供水实现臭氧深度处理，饮用水全面达到新的国家标准。
●北京市 2 个水厂最近招标深度处理臭氧设备，哈尔滨也在准备招标。土木工程学会给水委员会深度处理研究会近二十年一直在研究，推广臭氧活性炭深度处理技术，推动了新国家 《 生活饮用水卫生标准 》 把臭氧深度处理技术列为主要的xx方法。
臭氧在饮用水处理应用的优势
● 臭氧氧化能力仅低于 F2 。其氧化能力，杀灭xx，病毒能力远高于 H202 , C12 C102 等消毒剂。
●作用全面
上世纪八十年代经典文献肯定了臭氧在饮用水处理中的全面作用
●臭氧在饮用水处理中的作用表

高效快速
● 在水中臭氧杀灭xx病毒的速度快，效率高，其 ct 值与其他消毒剂相比是{zd1}的，此点在新 《 生活饮用水卫生标准 》 中得到验证。

●世界卫生组织（WTO ）规定饮水臭氧处理 ct 值为 1 . 6 ，饮水中 0 . 4mg / L ，接触4min
●对有机污染物，蓝藻毒素，隐孢子虫等具有高去除、杀灭作用
● 有机污染物，蓝藻毒素，隐孢子虫与甲第鞭毛虫三项是现代饮水标准中重要，对人的健康有重要影响。
●常规的氯xx工艺已无法达到有效的处理作用。臭氧 ― 活性炭深度处理工
艺有效解决了这些问题。
● 因此，一直对用臭氧处理饮用水持消极态度的美国近年大力发展饮水臭氧处理技术，其水厂规模与应用普及性都发展惊人。
臭氧深度处理的重点目标与副产物
●COD 的处理
耗氧量（ CODMn ）为新标准的常规检查指标，评价水体受有机物污染和对有机污染物处理效果的综合指标，关系到水质的色，味，嗅和致病，致突变性。
常规氯xx会与相关有机物反应生成危害健康的多种卤仪 类化合物。
● 臭氧的氧化作用少部分为对原水中不饱和键的有机物进行直接、简单的氧化反应，分解腐植质与致臭物，使颜色与臭味降低。
● 更多氧化是通过臭氧水解产生羟基（ . OH ）所具有的氧化力完成，特别是对异臭物质的分解，使 COD 降低。资料介绍在 PH = 7.0 时，氧化作用的 90 ％是由羟基的间接反应完成。
●下图为臭氧在净水中自行分解的连锁反应图， X 和 A 为水中的有机物。

● 臭氧活性炭深度处理采取先臭氧氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又继续氧化。臭氧使水中大分子有机物氧化为小分子，满足活性炭吸附小分子有机物的特性，使其充分吸附未被氧化的有机物，显著降低 COD 值，从而达到水质深度处理的目的
● 臭氧氧化避免了单独活性炭吸附工艺中活性炭表面被大分子有机物堵塞，使其加速饱和而缩短使用寿命的缺点，臭氧处理提高了活性炭的吸附能力并大幅度提高了使用寿命。
● 昆山自来水厂 COD 在主臭氧氧化阶段 14 ％一 17 % ，活性炭吸附降低 20 ％左右。比常规工艺 COD 降解率提高了很多。
● 藻毒素的去除
国家新标准增加了微囊藻毒素一 LR 非常规指标。此物质为地表水中蓝藻毒素合成的肝脏毒素。该污染物在湖泊、河流、水库富营养化条件下更容易生成。有国外报告称，对藻毒素去除率常规水处理工艺为 20 % ，常规工艺加臭氧活性炭为 90 %- 100 % ，认为臭氧处理过程很容易破坏蓝藻毒素，无需提高抽样投加量。
● 甲第鞭毛虫与隐孢子虫杀灭
这两种原虫作为非常规微生物指标列出，存在于多粪便类物质污染的原水中，其为直径 4 一 6 um球形肠道寄生虫，使人与动物产生消化道疾病。 1996 年，在日本发生过 8000 人的大规模集团感染事故，受到人们重视。臭氧对其具有良好的杀灭作用，而氯的作用差。
●臭氧处理的有害副产物
新标准规定了使用臭氧时产生的副生成物甲醛和溴酸盐的限量值分别为 0 . 9mg / L 和 0 . 01mg / L 。
●甲醛类物质生物降解性好，经过活性炭过滤会被碳上的微生物分解而被处理掉。
●溴酸盐的母体物质是溴化物离子 Br 一，主要来源为海水与工业污染物，经与臭氧氧化反应后形成溴酸盐。有研究报告指出，当原水中溴离子含量超过 96ppb 而臭氧投加量达到 1 . 6mg / L 时溴酸盐会达到控制限值。因此有多次投加臭氧并降低投加量以达到降低澳酸盐生成物的意见。日本资料介绍当原水中有氨存在时与次溴酸 ( HBro ）反应而阻碍了溴酸盐的生成。
臭氧水处理系统构成
● 臭氧活性炭深度处理工艺．在活性炭池前部为阜氧水处理系统，构成如下图。

●臭氧发生器
水处理用大型臭氧发生器是现代技术集成产品，其性能指标都达到新的水平。
● 前处理
在原水污染时一般采用前（预）臭氧处理工序，前臭氧多采用射流器使臭氧与水混合后送入折返式水池进一步反应。如射流器后接静态混合器，臭氧溶解效果可能更好，尾气臭氧浓度很低。
● 主臭氧处理
目前大型水厂主臭氧处理池都采用封闭式曝气池，分为三级逆向接触，水深 4 一 6m 。在臭氧浓度 140mg / L 以上达到 95% 的反映效率对曝气装置性能与布置设计要求是很高的。
● 尾气破坏处理与再利用
主臭氧处理池的尾气浓度较高，以 140mg / L 臭氧投加浓度 95 ％的反应效率计算，尾气浓度高达 7mg / L ，尾气气量也很大，直接排放对环境污染严重。因此应进行尾气臭氧分解处理达到环境安全标准 0 . lmg / m3 。
目前国内臭氧水厂的臭氧尾气均采用分解后排放的方式处理，对于使用液氧源的大型水厂排放的氧气纯度高，气量大，是一项可利用的宝贵资源。国外有的采用净化干燥循环利用技术，大约可节约 80 %- 90％的氧气。这项技术值得我们研究。
将臭氧尾气直接或加压引入原水或污水中进行预氧化也是一项节能的方案，若知道 40kg / h 主臭氧投加量的尾气臭氧量至少为 2kg / h ，其价值是很高的。
国外臭氧设备的问题
● 目前国内应用臭氧深度处理技术的自来水厂，臭氧发生器绝大多数为国外产品。应用几年来，发现了一些值得注意的问题．
■全部采用液氧源
国际上一般在 10kg / h 以下规格多用干燥净化空气源，而国外公司推荐给我国水厂的都采用液氧源。出发点是无气源处理设备故障少，减少供货商责任。而对于水厂用户，特别是需远距离供应液氧的水厂，除了高运输费用外还存在断气的风险。供应商没有向国内大型臭氧水厂提供尾气再利用技术。
■技术服务差
占据我国饮用水处理臭氧设备市场的几大臭氧公司，在中国都没有专业服务人员。安装调试验收与培训方面，在售后服务方面都存在许多问题。
臭氧协会与深度处理研究会在建设部有关部门指导支持下，开始编写 《 水处理臭氧系统设备选用指南 》 ，将对国内外臭氧系统设备提出规范性要求，为贯彻国家新标准服务。