水处理中臭氧的角色和位置(1)

 臭氧，化学式为O3，又称三原子氧、超氧，因其类似鱼腥味的臭味而得名，在常温下可以自行还原为氧气。比重比氧大，易溶于水，易分解。由于臭氧是由氧分子携带一个氧原子构成，决定了它只是一种暂存状态，携带的氧原子除氧化用掉外，剩余的又组合为氧气进入稳定状态，所以臭氧没有二次污染。

一、角色

臭氧在水处理工艺中扮演着重要的角色，主要应用在以下几个方面：

1. 消毒杀菌：臭氧是一种广谱速效的杀菌剂，对各种致病菌、病毒以及抵抗力较强的芽孢等都有良好的杀灭效果，其效果优于传统的氯消毒方法。臭氧消毒后的水体浊度、色度等物理化学性状有明显改善，且不会产生有害的消毒副产品，如三氯甲烷等。

2. 去除有机污染物：臭氧能够氧化分解水中的有机物，包括难降解的有机物，降低水的化学需氧量（COD）和总有机碳（TOC），提高水质。

3. 脱色和除臭：臭氧能够有效去除水中的色度和臭味，改善水的感官品质。它通过氧化水中的发色基团和异味物质，使水质变得更加清澈和清新。

4. 去除铁、锰等金属离子：臭氧可以氧化水中的铁和锰等金属离子，形成不溶于水的金属氧化物，从而去除这些离子。

5. 高级氧化工艺：臭氧常与其他技术如活性炭、紫外光（UV）、过氧化氢（H2O2）等联合使用，形成高级氧化工艺（AOPs），以提高对难降解有机污染物的处理效率。例如，臭氧与活性炭的组合（O3-BAC）可以提高有机物的去除效率，延长活性炭的工作周期。

6. 减少污泥产生：臭氧处理过程中不会产生污泥，与传统的生物处理方法相比，可以减少污泥的处理和处置问题。

7. 提高可生化性：臭氧预处理可以提高废水的可生化性，为后续的生物处理降低难度，同时降低COD。

8. 臭氧/陶瓷膜工艺：臭氧与陶瓷膜的组合工艺在水处理中也显示出了高效性，特别是在膜污染控制、污染物去除以及消毒副产物降解等方面。

综上所述，臭氧在水处理中的作用是多方面的，它不仅能够提高水质，还能减少对环境的影响，是一种高效且环保的水处理技术。

二、工艺流程中位置

臭氧在水处理流程中的位置和组合方式取决于处理目标和水质特性。以下是一些常见的应用场景和组合方式：

1. 预处理：臭氧可以作为预处理步骤，用于去除水中的色度、异味和一些可氧化的有机物。在这种情况下，臭氧通常位于砂滤或活性炭过滤之前。

2. 消毒：臭氧也是一种有效的消毒剂，可以在生物处理过程之后使用，以确保水质的微生物安全性。

3. 深度处理：在二级处理之后，臭氧可以用于深度处理，以去除难以生物降解的有机物，提高水质的可生化性，为后续的生物处理或直接排放做准备。

4. 与生物处理的组合：臭氧可以与生物处理单元（如活性污泥系统）结合使用，通过臭氧预处理提高废水的可生化性，从而提高生物处理效率。

5. 高级氧化工艺（AOPs）：臭氧常与其他技术如活性炭、紫外光（UV）、过氧化氢（H2O2）等联合使用，形成高级氧化工艺，以提高对难降解有机污染物的处理效率。例如，臭氧与活性炭的组合（O3-BAC）可以提高有机物的去除效率，延长活性炭的工作周期。

6. 臭氧/陶瓷膜工艺：臭氧与陶瓷膜的组合工艺在水处理中也显示出了高效性，特别是在膜污染控制、污染物去除以及消毒副产物降解等方面。

7. 臭氧催化氧化：臭氧催化氧化技术在污水处理中应用广泛，可以有效地矿化水中的有机物。这种技术通常在传统的生物处理之后使用，以进一步提高水质。

8. 与其他技术的组合：臭氧还可以与其他技术如MBR（膜生物反应器）、曝气生物滤池（BAF）等组合使用，以提高难降解有机物的去除效率。

     注意:污水处理工艺中臭氧的作用：进一步降解难生化的有机物；降低出水的色度、浊度；杀灭水中的大肠杆菌、病毒；去除水中的臭味。断链，分解难生化的大分子有机物；开环，分解苯、酚及其衍生物；解毒，降低如含氰、农药等废水毒性；脱色，打断发色基团。 臭氧氧化工艺一般用于出水末端，进一步降低COD、脱色，确保出水指标。一级B到一级A的提标改造，采用臭氧+过滤工艺可以实现。中水回用采用该工艺，用于脱色和除臭。

在实际应用中，臭氧的投加位置和组合方式需要根据具体的水质特性和处理目标进行优化。例如，根据《臭氧催化氧化污水处理技术规程》（T/CECS XXX-XXXX），污水臭氧催化氧化深度处理系统应由臭氧催化氧化单元和臭氧发生装置单元以及检测控制单元构成，且臭氧催化氧化单元的设计应根据小试、中试试验或参考类似工程案例确定。

      臭氧催化氧化接触池不宜后接反硝化生物滤池，臭氧投加方式可选用射流投加或曝气盘投加。

     当水温超过 33℃时，应考虑臭氧半衰期对反应时间的影响。臭氧催化氧化污水处理系统应设置臭氧尾气消除装置或其他保证尾气达标的措施。

三、水中COD对臭氧杀菌效果影响

水中的化学需氧量（COD）对臭氧杀菌效果有一定的影响。COD是衡量水中有机物污染程度的一个指标，它反映了水中需要多少氧来氧化这些有机物。在臭氧杀菌过程中，水中的有机物可能会与臭氧发生反应，消耗掉一部分臭氧，从而降低了臭氧对微生物的杀菌效果。
具体来说，当水中COD较高时，意味着水中的有机物含量较多，这些有机物可能会与臭氧发生反应，消耗臭氧，减少了臭氧与微生物直接接触和反应的机会，从而影响了臭氧的杀菌效果。此外，水中的悬浮固体、色度等其他因素也可能影响臭氧的杀菌效果。
    臭氧杀菌的效果还受到臭氧投加量、接触时间、pH值等因素的影响。在实际应用中，需要根据具体情况调整臭氧的投加量和接触时间，以确保达到理想的杀菌效果。例如，可以通过预处理降低水中的COD，或者增加臭氧的投加量来补偿被有机物消耗的臭氧。
总的来说，水中COD对臭氧杀菌效果有影响，但通过合理的工艺设计和操作参数调整，可以有效地利用臭氧进行杀菌处理。在水处理中，臭氧因其强氧化性和广谱杀菌能力，被广泛应用于饮用水消毒、废水处理等领域。臭氧杀菌具有高效、无残留、对环境友好等优点，是一种绿色高效的消毒剂。