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一、臭氧在水處理中的應用
       臭氧在水處理中的應用由來(lái)已久，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)生反應形成的三鹵甲烷具有致癌性，美國、日本和英國等國家也逐漸對臭氧在水處理中的應用產(chǎn)生了興趣，并逐步 在一些飲用水處理系統中采用或增設了臭氧處理工藝。 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，消耗量明顯較小，且在很大程度上不受PH的影響。有關(guān)資料報道，在0.45mg/L臭氧作用下，經(jīng)過(guò)2min，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(guò)3h。當1mL水中含有274~325個(gè)大腸菌，在臭氧劑量為1mg/L時(shí)可降低在腸菌數86%；劑量為2mg/L時(shí)，水幾乎可以完全被消毒。http://zysb000.jdzj.com

    較之傳統的氯消毒方法，臭氧消毒還有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 消毒的同時(shí)可改善水的性質(zhì)，且較少產(chǎn)生附加的化學(xué)物質(zhì)污染。

（2） 不會(huì )產(chǎn)生如氯酚那樣的臭味。

（3） 不會(huì )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(guò)剩殺菌劑的附加工序，如用氯消毒時(shí)的脫氯工序 。由于臭氧在水中很不穩定，容易分解，如接觸池口處水中剩余臭氧尚有0.4mg/L,但經(jīng)過(guò)水廠(chǎng)清水池的停留后，水中的剩余臭氧已完全分解，沒(méi)有剩余消毒劑的水將進(jìn)入管網(wǎng)。因此，經(jīng)過(guò)臭氧消毒的自來(lái)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）臭氧的主要物理、化學(xué)特性臭氧是一種高活性的氣體，通過(guò)對氧氣的放電而形成，其分子式是O3，是氧的同素異形體。臭氧*顯著(zhù)的特性是具有強烈的氣味，臭氧的英文詞為“OZONE”，來(lái)源于希臘語(yǔ)，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。臭氧是由氧按以下熱化學(xué)方程式形成：3O3 →2O3-69kcal 由上式可見(jiàn)臭氧的形成是吸熱過(guò)程,因此,臭氧分子極不穩定,可自行分解,伴隨著(zhù)分解過(guò)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也可表示為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內的傳遞能力=傳遞系數×交換面積×交換電位這里所指的交換 電位不僅與氣液的濃度差有關(guān)，而且與臭氧和水中物質(zhì)發(fā)生直接化學(xué)反應的活性有關(guān)。許多實(shí)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(jìn)而溶解在表面的液體中，*終擴散到液體的內部。

 2.臭氧的氧化反應和消毒機理臭氧一經(jīng)溶解在水里，會(huì )出現下列兩種反應：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(guò)氧化氫、有機物、腐殖質(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(méi)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。由于氫氧根和有機物等能誘發(fā)臭氧自行分解成羥基自由基，所以低ph條件下有利于臭氧直接氧化反應，而高ph值和有機物含量高的條件下則有利于羥基自由基的間接氧化反應。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(lái)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(cháng)時(shí)間。臭氧可殺菌消毒的作用主要與它的高氧化電位和容易通過(guò)微生物細胞膜擴散有關(guān)。臭氧能氧化微生物細胞的有機物或破壞有機體鏈狀結構而導致細胞死亡。因此，臭氧對頑強的微生物如病毒、芽孢等有強大的殺傷力。此外，臭氧在殺傷微生物的同時(shí)，還能氧化水中的各種有機物，去除水中的色、嗅、味和酚等.

（1） 氣液兩相的物理特性；

（2） 氣體通過(guò)氣液界面的濃度差；

（3） 氣體湍流的程度。

3）臭氧在水中的溶解濃度大于氧。 臭氧在水中的溶解一般遵循亨利定律。對臭氧在水中的溶解度的主要影響因素是溫度和供氣壓力。由于臭氧采用在使用現場(chǎng)利用空氣或氧氣就地制備，制備出來(lái)的臭氧氣體實(shí)際上是一種臭氧化氣體，屬于混合氣體，其中含有大量的空氣和氧氣。而亨利定律表示的是某一單純氣體在水中的溶解規律，所以，臭氧在水中的溶解特性除了與上述的溫度和供氣壓力有關(guān)外，還與供氣中含臭氧的濃度有關(guān)。此外，在一定的大氣壓力下，臭氧在水中的濃度與供氣中的臭氧濃度有關(guān)。雖然臭氧在水中的溶解度大于氧，但溶于水中的臭氧極不穩定，很容易分解。
三、臭氧消毒系統 
      臭氧消毒系統通常有四部分組成,包括氣源制備\臭氧發(fā)生\接觸反應和尾氣處理.

1、按照臭氧消毒系統的運行特點(diǎn)，氣源制備部分是臭氧消毒系統中的前置系統，它的作用是為臭氧發(fā)生器提供所需的質(zhì)量適宜和數量足夠的氣體。氣源制備部分有各種形式可供選擇。對不同形式的氣源制備部分的選擇主要考慮的因素是供氣的規模、現場(chǎng)條件以及運行能耗。臭氧發(fā)生部分是臭氧消毒系統中的核心，它的作用是生產(chǎn)消毒工藝所需的數量足夠臭氧氣體。它的投資約占整個(gè)臭氧消毒的60%以上，運行能耗約占60%—80%。臭氧發(fā)生部分因臭氧發(fā)生器的形式不同而有所差異，選擇臭氧發(fā)生部分要考慮的因素主要是臭氧產(chǎn)量、設備投資以及運行能耗。接觸反應是臭氧消毒系統生產(chǎn)運行的核心，它的作用是將由臭氧發(fā)生器發(fā)生的臭氧氣體迅速有效的擴散到處理水中，并穩定可靠地完成預定工藝所要求的反應。接觸反應形式的確定主要依賴(lài)于工藝目標及其相應的反應。相對臭氧消毒系統其他部分而言，尾氣處理部分是相對獨立的子系統。它的作用是及時(shí)有效地消除尾氣中的剩余臭氧。由于臭氧的強氧化能力，因此它具有高腐蝕性能。通常橡膠、大多數塑料、EPDM（乙烯、丙烯共聚）、普通的鋼和鐵、銅、鋁等材料不能用于臭氧系統的?？捎玫牟牧现饕?16和304不銹鋼、玻璃、Hyplaon（氯磺烯化聚乙烯合成橡膠）Telon（聚四氟乙烯）以及混凝土。

2、臭氧接觸 臭氧接觸是通過(guò)一定的方式使氧氣擴散到液體中并使之與液體全面接觸和完成預期反應的過(guò)程.這一過(guò)程一般通過(guò)臭氧接觸器來(lái)完成。不同的工藝目標和相同的反應決定了接觸器的形式和接觸時(shí)間。臭氧接觸器的主要形式有：傳統的微氣泡擴散接觸器、吸氣式渦輪擴散接觸器、帶有接觸填料的密閉式接觸柱以及吸氣式水射器擴散接觸器。對于凈水消毒而言，采用的形式主要是微氣泡擴散和吸氣式渦輪擴散型。臭氧接觸時(shí)間對于不同的反應通常在1到12min之間。在需要有可靠滅病毒的場(chǎng)合，通常需要維持剩余臭氧達0.4mg/L的4min接觸時(shí)間由于水中除細菌外通常還會(huì )含有與臭氧發(fā)生快速反應的物質(zhì)（如構成水中色度和嗅味等物質(zhì)）。因此，消毒接觸時(shí)間一般采用10min。采用微起泡擴散消毒接觸器時(shí)，通常布置成雙格間和三格間接觸室。第一格間是為了水的化學(xué)需臭氧量（降低色和味）通常以0.4—1.0mg/L的用量和4---6min的接觸時(shí)間為基礎。而后續格間的功能主要是殺滅病毒，在此格間的進(jìn)口處剩余臭氧的水平至少必須有0.4mg/L,而且此格間的低部應注入足夠的臭氧以保持這一水平達到4min的時(shí)間。后續格間臭氧的注入量通常為0.4—0.6mg/L。采用微氣泡擴散方式時(shí)，為了保證臭氧向水中有較高的傳輸率，通常需要有至少5.5-6m的設計水深。采用吸氣式渦輪擴散接觸器時(shí)，由于這種形式的接觸器尤如一個(gè)完整的快速混合器，為了滿(mǎn)足消毒所需要的時(shí)間和剩余臭氧的水平，通常需要設置停留池或采用多級布置方式。由于渦輪機具有使臭氧氣體與水高效混合的優(yōu)點(diǎn)，因此，這種接觸器的設計水深不需要很深。

3、尾氣處理 當臭氧與水在接觸器內接觸后，從接觸器排氣管排出的氣體中仍含有一定的殘余臭氧，這些含有殘余的臭氧的氣體被稱(chēng)之為臭氧尾氣。尾氣中殘余臭氧的量隨臭氧同水的接觸方法和處理水中維持的臭氧濃度有關(guān)，一般約占臭氧總投量的1%-5% 。 空氣中一定濃度的臭氧對人的機體有害。人在含臭氧1/100萬(wàn)的空氣中長(cháng)期停留，會(huì )引起易怒、感覺(jué)疲勞和頭疼等不良癥狀。而在較高的溫度下，除這些癥狀外還會(huì )增加惡心、鼻子出血和眼粘液膜發(fā)炎。經(jīng)常受臭氧的毒害會(huì )導致嚴重的疾病。為了保護環(huán)境空氣，要求空氣中臭氧的極限允許濃度為0.1mg/m3因此， 除了少數特定場(chǎng)合允許利用大氣的稀釋能力解決尾氣處置外，一般情況富含臭氧的尾氣不得直接排放，必須通過(guò)剩余臭氧的破壞來(lái)加以處置。尾氣處置的方法通常有回用法、加熱分解法、化學(xué)消減法、催化分解法以及稀釋法。http://zysb000.jdzj.com

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