臭氧在水处理中的应用 PPT课件

臭氧（O3）在水处理中的应用臭氧（O3）在水处理中的应用1.1 臭氧消毒原理臭氧（O3）是氧的同素异形体，它是一种具有特殊气味的淡蓝色气体。

分子结构呈三角形，键角为116°，其密度是氧气的1.5倍，在水中的溶解度是氧气的10倍。

臭氧是一种强氧化剂，它在水中的氧化还原电位为2.07V，仅次于氟（2.5V），其氧化能力高于氯（1.36V）和二氧化氯（1.5V），能破坏分解细菌的细胞壁，很快地扩散透进细胞内，氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶等，也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏细胞、核糖核酸（RNA），分解脱氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的代谢和繁殖过程遭到破坏。

细菌被臭氧杀死是由细胞膜的断裂所致，这一过程被称为细胞消散，是由于细胞质在水中被粉碎引起的，在消散的条件下细胞不可能再生。

应当指出，与次氯酸类消毒剂不同，臭氧的杀菌能力不受PH值变化和氨的影响，其杀菌能力比氯大600-3000倍，它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的，在水中臭氧浓度0.3-2mg/L时，0.5-1min内就可以致死细菌。

①病毒已经证明臭氧对病毒具有非常强的杀灭性，例如Poloi病毒在臭氧浓度为0.05-0.45mg/L时，2min就会失去活性。

②孢囊在臭氧浓度为0.3mg/L下作用2.4min就被完全除掉。

③孢子由于孢衣的保护，它比生长态菌的抗臭氧能力高出10-15倍。

④真菌白色念珠菌（candida albicans）和青霉属菌（penicillium）能被杀灭。

⑤寄生生物曼森氏血吸虫（schistosoma mansoni）在3min后被杀灭。

2.1 臭氧的应用1840年瑞士化学家Schōnbein证实了臭氧的存在。

1886年法国人Meritenus发现臭氧具有杀菌作用。

1893年荷兰首先将臭氧应用于水的消毒处理。

1906年法国的Nice城将臭氧用于大规模净水厂的水处理，至今已有近百年历史。

臭氧氧化技术在水处理中的应用臭氧作为一种强氧化剂，在处理中得到了广泛的应用。

本文详细论述了臭氧化技术在饮用水、工业废水及循环冷却水处理等方面的研究及应用现状，并介绍了包括生物活性炭（BAC）、臭氧一双氧水联用法（O3/H2O2 ）、光催化臭氧化法（O3/UV）等几种先进的复合臭氧化处理工艺。

臭氧具有很强的氧化性，可以氧化多种化合物，而且具有耗量小，反应速度快、不产生污泥等优点，因此被成功地应用于饮用水、工业废水及循环冷却水处理工艺中，特别是近二十年来，人们发现氯消毒会产生对人体有致癌作用的三氯甲烷（THMS），而臭氧杀灭活细菌和病毒的效率要远优于氯消毒，同时还可效地去除水中的色、臭、味、和铁、锰等无机物质，并能降低UV吸收值、TOC、COD及氨氮，所以臭氧氧化技术在水处理方面得到了越来越广泛的应用，并由此发展出多种更有效的复合处理工艺。

1、饮用水处理臭氧化技术应用最广泛和最成功的领域是饮用水处理。

目前全世界的臭氧化处理厂已有近两千家，主要分布在欧洲。

臭氧在饮用水处理中的主要功能有：消毒杀菌，脱色，除嗅、味，去除铁、锰、氧化分解有机物和絮凝作用等。

在大多数水处理厂中，臭氧均是多功能的。

多年的研究和实践证明，臭氧与传统的氧化剂相比不仅可以避免产生有机氯化物，而且还具有能提高过滤速度，减少滤池数量，促进絮凝，较少絮凝池数量和絮凝剂用量，延长滤池使用时间，减少冲洗水耗量，提高水质水感等优点。

1．1 消毒杀菌臭氧在水处理中的应用就是作为消毒剂，它对一般细菌、大肠菌、病毒等特别有效，其杀菌能力比氯系列消毒剂要强几十倍到数百倍，各种常规消毒剂的杀菌能力次序为O3>CIO:>HOCI>OCI>CI->CI->NHCI>NHCL3。

当臭氧浓度为0.01mg/1时,1分钟以下的接触时间即可杀死纯水中大肠杆菌,对于饮用水,最佳的臭氧数量为1-4mg/1[1]，若要是99.9%的细菌和病毒失活则接触时间约为10-12分钟[2]。

臭氧化法在水处理中的应用摘要臭氧具有极强的氧化能力，其综合处理技术应用在含有许多难降解有机物及有毒有害物废水的处理工艺中，具有特殊的功效。

关键词臭氧化法催化氧化水处理臭氧(O3)技术于1905年应用于水处理，随着相关技术的进步，臭氧化法成本的降低，被普遍认为是很有发展前景的水处理方法[1,2]。

臭氧具有极强的氧化性，其氧化作用机理目前尚无肯定的研究结论，通常认为主要来自臭氧离解的·OH自由基，它是发生在水中的已知氧化剂中最活泼的氧化剂，它很容易通过基型反应将各种类型的有机物氧化。

·OH自由基还可与其他物质如苯衍生物等形成二次氧化基(R·)，它还能将碳酸盐或重碳酸盐离子氧化成可起三次氧化剂作用的碳酸根（）或重碳酸根()，臭氧分子可离解成过氧化物高子(）的过羟基[3，4]。

1 臭氧化法的主要工艺O3水处理工艺类型很多[5-7]，主要有以下几种类型：①O3十生物活性炭法，②O3+混凝法，③O3+活性炭吸附法，④O3+活性污泥法，⑤O3+膜处理法，⑥O3+超声波法。

O3+生物活性炭法主要过程是：先往水中投加臭氧，其强氧化性使复杂有机物分子断链成小分子，从而易于生物降解，同时提高了水中溶解氧浓度。

然后再进人生物活性炭装置，易降解有机物被活性炭富集，经好氧微生物氧化分解为CO2和H2O等。

该工艺的特点是臭氧预处理提高了废水的可生化性，有机物的富集和富氧提高了生化反应速度；活性炭上的有机物生物降解又可恢复活性炭吸附性能。

O3+混凝法基于O3对亲水性物质强烈的破坏力，当亲水性物质转变成疏水性时，混凝沉淀效果将大大改善。

O3+活性炭吸附法是指：由于活性炭微孔孔隙小，限制了对大分子物质的吸附，O3可破坏物质分子结构，形成小分子，增大活性炭吸附容量。

O3+活性污泥法的作用如同生物活性炭法，目的在于提高废水的可生化性。

在O3+膜处理法中，O3常用在超滤(UF)的后处理上。

在O3+超声波[8]处理法中，超声功率的增大可增加反应速度，O3通人量增大可加深生物反应程度，提高复杂有机物去除率。

臭氧在水处理中的应用臭氧(O3)技术于1905年应用于水处理，随着相关技术的进步，臭氧化法成本的降低，被普遍认为是很有发展前景的水处理方法。

臭氧具有极强的氧化性，其氧化作用机理目前尚无肯定的研究结论，通常认为主要来自臭氧离解的·OH自由基，它是发生在水中的已知氧化剂中最活泼的氧化剂，它很容易通过基型反应将各种类型的有机物氧化。

·OH自由基还可与其他物质如苯衍生物等形成二次氧化基，它还能将碳酸盐或重碳酸盐离子氧化成可起三次氧化剂作用的碳酸根或重碳酸根，臭氧分子可离解成过氧化物高子的过羟基]。

1 臭氧化法的主要工艺O3水处理工艺类型很多，主要有以下几种类型：①O3+生物活性炭法，②O3+混凝法，③O3+活性炭吸附法，④O3+活性污泥法，⑤O3+膜处理法，⑥O3+超声波法。

O3+生物活性炭法主要过程是：先往水中投加臭氧，其强氧化性使复杂有机物分子断链成小分子，从而易于生物降解，同时提高了水中溶解氧浓度。

然后再进人生物活性炭装置，易降解有机物被活性炭富集，经好氧微生物氧化分解为CO2和H2O等。

该工艺的特点是臭氧预处理提高了废水的可生化性，有机物的富集和富氧提高了生化反应速度；活性炭上的有机物生物降解又可恢复活性炭吸附性能。

O3+混凝法基于O3对亲水性物质强烈的破坏力，当亲水性物质转变成疏水性时，混凝沉淀效果将大大改善。

O3+活性炭吸附法是指：由于活性炭微孔孔隙小，限制了对大分子物质的吸附，O3可破坏物质分子结构，形成小分子，增大活性炭吸附容量。

O3+活性污泥法的作用如同生物活性炭法，目的在于提高废水的可生化性。

在O3+膜处理法中，O3常用在超滤(UF)的后处理上。

在O3+超声波处理法中，超声功率的增大可增加反应速度，O3通人量增大可加深生物反应程度，提高复杂有机物去除率。

臭氧单元处理主要是催化氧化法，如碱催化氧化、光催化氧化和多相催化氧化等，具体处理方法有：①O3／H2O2，②O3／UV(紫外光)，③O3／固体催化剂(金属及其氧化物，活性炭等)。

臭氧（O3）水处理技术，可以对水中有机物质进行分解，其过程不会产生不环保的物质，是已知氧化能力很强的材料。

它作为一项既环保又安全的应用技术，可以解决水中的异味物质以及颜色不纯净的问题，还能将水中总有机物含量（COD）降低50%左右。

国外的水务部门依据用途来界定水的品质和标准，规定饮用水不得含有病原菌、毒素，但必须含有矿物质。

各种矿物质、pH值、混浊、颜色、溶解率、气体、微生物等，都会影响水的品质。

为提高水质，欧洲、日本和美国均在上个世纪采取了臭氧水处理技术。

我国目前才开始使用成熟的臭氧水处理技术和设备。

臭氧水处理，是目前国际上最先进和承载着绿色环保的理念水处理技术。

由于臭氧是由3个氧原子构成的氧化性气体分子，具有很强的氧化性，可以高效净化水质，氧化分解水中的污染物，其自身分解还原成氧气。

因此，臭氧在水处理行业的各个领域都有很好的发挥作用。

2001年，拥有行业领先臭氧发生技术的展坤与环境研究机构携手，借助多方各自在水处理方面所具备的技术与研发优势，开展了对臭氧水处理技术在中国的应用进行研究。

目前，展坤臭氧尖端技术研究所早在上个世纪90年代就开始采用臭氧方面的技术。

展坤在包括分散型优质饮用水技术开发、污水安全再生利用、饮用水深度处理等，臭氧材料是杀菌、消毒、除色、除臭、除味、除藻、氧化重金属、分解有机物、降解农药等的克星，在帮助每个家庭喝上更健康的水、用上更洁净的水，同时将“臭氧水处理”后的污水再利用，可以大大节约水资源、促进水资源的循环再利用。

在臭氧被发现以来，臭氧技术最为成功的应用就是在饮用水处理上的应用，无论是消毒饮用水还是其它，用臭氧消毒和用氯气相比都有无与伦比的优点：消毒产物没有二次污染物遗留、消毒彻底、消毒后没有副产物存留（氯气消毒后有次氯酸存留）、不改变饮用水的PH 值、臭氧能较完全地破坏有机物而氯气则可能并不破坏而是发生了如取代加成等反应。

展坤对不同的水源——湖水、河水、水库水、生活污水和工业废水等，研发出不同应用目标下的处理方案，完善了臭氧水处理技术在我国应用的技术基础。