臭氧活性碳技術(shù)是目前國際上最先進的自來水處理工藝，在日、美、歐等發(fā)達國家已廣泛采用，目前我國昆明、上海、大慶的自來水廠已開始采用該技術(shù)，取得了明顯的效果。采用臭氧發(fā)生器消毒處理是水廠消毒的發(fā)展趨勢。臭氧用于純凈水處理是目前最綠色環(huán)保高效的消毒方式。
一、臭氧在水處理中的應用
20世紀90年代起，由于懷疑水中的有機物和天然物質(zhì)與氯發(fā)生反應形成的三甲烷具有致癌性，美國、日本和英國等國家也逐漸開始在水處理工程中的應用臭氧處理工藝。
由于臭氧比氯有較高的氧化電位，因此它比氯消毒具有更強的殺菌作用。對細菌的作用也比氯快，且在很大程度上不受PH的影響。有關資料報道，在0.45mg/L臭氧作用下，經(jīng)過2min，脊髓灰質(zhì)炎病毒即死亡;如用氯消毒，則劑量為2mg/L時需經(jīng)過3h，當1mL水中含有274~325個大腸菌，在臭氧劑量為1mg/L時可降低在腸菌數(shù)86%：劑量為2mg/L時，水幾乎可以完全被消毒。
較之傳統(tǒng)的氯消毒方法，臭氧消毒還有如下優(yōu)點：
(1)消毒的同時可改善水的性質(zhì)，且較少產(chǎn)生附加的化學物質(zhì)污染。
(2)不會產(chǎn)生如氯酚那樣的臭味。
(3)不會產(chǎn)生三鹵甲烷等氯消毒的消毒副產(chǎn)物。
(4)臭氧可就地制造獲得，它只需要電能，不需要任何輔料和添加劑。
(5)某些特定的用水中，如食品加工，飲料生產(chǎn)以及微電子工業(yè)等，臭氧消毒不需要從已凈化的水中除去過剩余臭氧尚有0.4mg/L, 但經(jīng)過水廠清水池的停留后，水中的剩余臭氧已完全分解，沒有剩余消毒劑的水將進入管網(wǎng)。因此，經(jīng)過臭氧消毒的自來水通常在其進入管網(wǎng)前還要加入少量的氯或氯胺，以維持水中一定的消毒劑剩余水平。
二、臭氧的主要特性和消毒機理
1.臭氧的特性
1)臭氧的分子式是O3，是氧的同素異形體，臭氧的英文詞為“OZONE”，來源于希臘語。意為“味道”。在常溫常壓下，臭氧是淡藍色的具有強烈刺激性氣味的氣體，臭氧具有很高的氧化電位(2.076V)，比氯(1.36V)高出50%以上，因此它具有比氯更強的氧化能力。 臭氧分子極不穩(wěn)定,可自行分解,伴隨著分解過程全放出能量，因此臭氧比氧具有更高的活性和氧化能力。
2)臭氧氣體向水中的傳遞能力：許多實驗表明，臭氧氣體要溶解在水中，首先必須在與之接觸的液體表面上完全擴散進而溶解在表面的液體中、最終擴散到液體的內(nèi)部，因此，氣液兩相間的傳遞率主要由下列因素所決定：
(1)氣液兩相的物理特性;
(2)氣體通過氣液界面的濃度差;
(3)氣體湍流的程度。
2.臭氧的氧化反應和消毒機理
臭氧一經(jīng)溶解在水里，會出現(xiàn)下列兩種反應：一種是直接氧化，它是較緩慢的且有明顯選擇性的反應;另一種則是在水中羥基、過氧化氫、有機物、腐植質(zhì)和高濃度的氫氧根誘發(fā)下自行分解成羥基自由基，間接地氧化有機物、微生物或氨等。后一種反應相當快，且沒有選擇性，另外還能將重碳酸根氧化成重碳酸和碳酸。這兩種反應中后一種反應更強烈，氧化能力更強，臭氧的自行分解率在很大程度上取決于ph值、溫度、UV值、臭氧濃度以及水中存在的其他可去除物，其分解速率可由余臭氧的含量來間接表示。由于重碳酸鹽和碳酸鹽(尤其是碳酸鹽)具有較強的緩沖性能，因此在低PH和高緩沖性能的余臭氧可維持較長時間。臭氧可殺菌消毒的作用主要能氧化微生物細胞的有機物或破壞有機體鏈狀結(jié)構(gòu)而導致細胞死亡，因此，臭氧對頑強的微生物如病毒、芽孢等有強大的殺傷力。因此，臭氧在殺傷微生物的同時，還能氧化水中的各種有機物。去除水中的色、嗅、味和酚等。
