壹、臭氧簡介

臭氧，化學分子式為O3，又稱三原子氧、超氧，因其類似魚腥味的臭味而得名，在常溫下可以自行還原為氧氣。比重比氧大，易溶於水，易分解。由於臭氧是由氧分子攜帶壹個氧原子組成，決定了它只是壹種暫存狀態，攜帶的氧原子除氧化用掉外，剩余的又組合為氧氣進入穩定狀態，所以臭氧沒有二次汙染。

臭氧在水溶液中的分解速度比其在氣相中的分解速度快。臭氧在水中分解半衰期與溫度及pH值有關。隨著溫度升高，分解速度加快。溫度超過100℃時，分解劇烈；溫度達到270℃時，可立即轉化為氧氣。pH值越高，分解就越快。在常溫常態常壓的空氣中分解，半衰期約為15～30min。

二、臭氧在水處理中的應用

用臭氧氧化處理廢水所使用的是含低濃度臭氧的空氣或氧氣。主要的工藝設施由臭氧發生器和氣水接觸設備組成。臭氧氧化法主要用於水的消毒、去除水中、氰等汙染物質，水的脫色、除去水中鐵、錳等金屬離子，除異味和臭味等。

1、水的消毒：

臭氧是壹種廣譜速效殺菌劑，對各種致病菌及抵抗力較強的芽孢、病毒等都有比氯更好的殺滅效果。水經過臭氧消毒後，水的濁度、色度等物理、化學性狀都有明顯改善。化學需氧量(COD)壹般能減少50～70%。用臭氧氧化處理法還可以去除苯並(a)芘等致癌物質。

2、去除水中酚、氰等汙染物質：

用臭氧法處理含酚、氰廢水實際需要的臭氧量和反應速度，與水中所含硫化物等汙染物的量和水的pH值有關，因此應進行必要的預處理。把水中的酚氧化成為二氧化碳和水，臭氧需要量在理論上是酚含量的7.14倍。用臭氧氧化氰化物，第壹步把氰化物氧化成微毒的氰酸鹽，臭氧需要量在理論上是氰含量的1.84倍；第二步把氰酸鹽氧化為二氧化碳和氮，臭氧需要量在理論上是氰含量的4.61倍。臭氧氧化法通常是與活性汙泥法聯合使用，先用活性汙泥法去除大部分酚、氰等汙染物，然後用臭氧氧化法處理。此外，臭氧還可分解廢水中的烷基苯磺酸鈉(ABS)、蛋白質、氨基酸、有機胺、木質素、腐殖質、雜環狀化合物及鏈式不飽和化合物等汙染物。

3、水的脫色：

印染、染料廢水可用臭氧氧化法脫色。這類廢水中往往含有重氮、偶氮或帶苯環的環狀化合物等發色基團，臭氧氧化能使染料發色基團的雙價鍵斷裂，同時破壞構成發色基團的苯、萘、蒽等環狀化合物，從而使廢水脫色。臭氧對親水性染料脫色速度快、效果好，但對疏水性染料脫色速度慢、效果較差。含親水性染料的廢水，壹般用臭氧20～50毫克/升，處理10～30分鐘，可達到95%以上的脫色效果。

4、除去水中鐵、錳等金屬離子：

鐵、錳等金屬離子，通過臭氧氧化，可成為金屬氧化物而從水中離析出來。理論上臭氧耗量是鐵離子含量的0.43倍，是錳離子含量的0.87倍。

5、除異味和臭味：

地面水和工業循環用水中異味和臭味，是放線菌、黴菌和水藻的分解產物及醇、酚、苯等汙染物產生的。臭氧可氧化分解這些汙染物，消除使人厭惡的異味和臭味。同時，臭氧可用於汙水處理廠和汙泥、垃圾處理廠的除臭。

6、提高廢水B/C

對於壹些含有復雜有機物的難以生化處理的廢水，可以利用臭氧的氧化性將復雜有機物分解為具有壹定可生化性的簡單有機物，然後再進行生化處理，壹般用於某些化工廢水的前端預處理。

三、臭氧發生器簡介

臭氧發生器是用於制取臭氧氣體（O3）的裝置。臭氧易於分解無法儲存，需現場制取現場使用（特殊的情況下可進行短時間的儲存），所以凡是能用到臭氧的場所均需使用臭氧發生器。

按臭氧產生的方式劃分，目前的臭氧發生器主要有三種：高壓放電式、紫外線照射式、電解式。

高壓放電式按臭氧發生器放電室結構劃分，有管式和板式兩種，這也是常見的兩種臭氧發生器。

四、臭氧設備選型

1、 用於難降解C0D用臭氧量投加量確定

由經驗按照COD：臭氧=1：4的投加量進行計算

2、舉例

某印染廢水產生量20m³/h，COD指標300mg/L處理到100mg/L

（1）取1：3的投加量

（2）降COD絕對值300-100=200mg/L

（3）需要單位臭氧量=200*3=600mg/L=600g/m³

（4）每小時所需臭氧總量=600g/m³*20m³=12kg

（5）臭氧利用率按90%，每小時所需臭氧產量=12kg/0.9=13.3kg

（6）安全系數按1.2，每小時所需臭氧選型=13.3*1.2=16kg/h

以上為壹些項目的經驗投加量，由於生產工藝不同各廢水水質不盡相同，為了避免造成經濟損失或處理工藝達不到理想效果，臭氧設備選型最好經小試確認臭氧的投加量。

臭氧量的選擇計算公式：

根據汙水水質及處理工藝確定臭氧投加量，根據臭氧投加量和小時處理水量確定臭氧使用量，按小時使用臭氧量選擇臭氧發生器臺數及型號。計算公式如下：

G=q*g

式中：G——每小時使用的臭氧量，g/h

      q——每小時最大汙水處理量，m³/h

      g——臭氧投加量，g/m³汙水

五、臭氧接觸反應器設計

臭氧處理的接觸反應器是提供臭氧溶解於水和確保臭氧反應時間的裝置。因此，臭氧接觸反應器應具備以下兩個功能：讓臭氧有較高的溶解率（較高的臭氧吸收率）和較高的反應速率（較高的汙染物去除率）。

臭氧接觸池設計要求：

（1）接觸池由二到三段接觸室串聯而成，由豎向隔板分開；

（2）每段接觸室由布氣區和後續反應區組成，並由豎向導流隔板分開；

（3）臭氧氣體宜通過設在布氣區底部的微孔曝氣盤直接向水中擴散，氣體註入點數與接觸室的設置段數壹致；

（4）曝氣盤的布置應能保證布氣量變化過程中的布氣均勻，其中第壹段布氣區的布氣量宜占總布氣量的50％左右；

（5）接觸池的設計水深宜采用5.5～6m，布氣區的深度與長度之比宜大於4；

（6）導流隔板間凈距不宜小於0.8m；

（7）接觸池出水端必須設置余臭氧監測儀。