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摘要：臭氧通常用于城市污水处理，因为它具有强氧化作用并且易于分解。本文从臭氧的氧化，可分解和腐蚀性质等方面简要分析了臭氧的基本性质，介绍了臭氧废水处理的具体程序，饮用水的消毒以及水的除臭和脱色等。
关键词：污水处理 臭氧 城市 氧化性
引言
臭氧有强氧化性特性，在城市污水处理中有着重要的作用。臭氧氧化工艺可以利用空气现场制备，操作简单，不产生二次污染，可以很好地改善污水处理厂的污水质量。
一、臭氧的基本性质
（一）臭氧的氧化能力
臭氧具有很强的氧化能力，可以说是目前已经可利用的最强的氧化剂之一。可以通过比较氧化还原电位的结果来实现：氧（O）和氯（Cl）具有特定的氧化还原电位。二氧化氯（ClO2）和氧化锰（MnO2）产生的标准电位无法与臭氧相比，臭氧在水中的分解速度很快。
反应形成的自由基ＨＯ２?及ＯＨ?具有很强的氧化能力，也是消毒过程中活化形式。
在含有杂质的水溶液中，它可以迅速恢复到氧气状态，半衰期为5-30分钟。在接近0°C的水温下，它可以更稳定。研究显示，臭氧的分解速率随着水温的升高和pH值的升高而增加。由于它是高度氧化的，臭氧可以与除金和铂之外的所有金属反应并氧化许多有机物质，这些物质很容易与-SH = S结合。反应如-NH，= NH，-OH和-CHO也可以与芳香族化合物，但速度较慢，对脂肪族化合物影响不大。
（二）臭氧的易分解性
臭氧不仅具有高度氧化性，而且它还具有化学活性：在室温下在空气中容易分解，分解时释放284 kJ / mol的热量。
2O3=3O2
空气中臭氧的分解速率与温度和臭氧浓度本身有关。研究表明，外部温度和臭氧浓度越高，分解速率越快，臭氧在水中的分解速率与水温和pH（pH）有关。水温越高臭氧的分解速率越快，pH值越高，即水的碱度越强，臭氧的分解越快。
（三）臭氧的腐蚀性
由于臭氧强烈氧化，它可以氧化除铂和金之外的几乎所有空气中的金属。这也反映了臭氧的腐蚀性，这也对非金属材料有很大的影响。所以，在实际生产中，25％的铬铁合金经常用于生产臭氧发生器。在计量装置和设备中，密封材料不能用一般橡胶，只能用耐腐蚀的氟橡胶或聚四氟乙烯等材料。
二、臭氧用于污水处理的优点
臭氧在废水处理中具有以下优点：1、臭氧可有效去除废水中的COD，阴离子洗涤剂和氨氮。在室温下，臭氧在约30分钟后可降解为氧气，不会留下任何残留物或二次污染物。
2.与液氯和次氯酸钠相比，臭氧可以在生产现场生产，不需要储存或运输，从而降低了操作风险。
3.臭氧具有强氧化和快速反应速率。臭氧对微生物，细菌和病毒具有良好的灭活和致死作用。微生物灭活优于氯，氯胺和二氧化氯等消毒剂。它还会氧化和分解水中的其他杂质。
4.水中剩余的臭氧可迅速分解成含氧的高溶解氧。它在输送到水接收器后不会增加水的负荷，并且可以改善水体的水质。是最干净的消毒剂。
三、臭氧用于市政污水处理的特点
臭氧具有强氧化能力，可以破坏有机污染物的分子结构，以达到改变污染物性质的目的。在特定条件下，它可以提高常规方法去除恒定有机物质的能力，具有强烈的杀菌消毒效果并且具有除臭性、脱味、脱色、去除铁和锰、将不可生物降解的COD转化为BOD、可以有效地氧化和分解有机物质。
城市污水经过处理后，水质得到改善，细菌含量大大降低，但仍有一定数量的细菌，必须先清除微生物才能将废水安全排入水中或回收。随着居民生活质量的不断提高，城市废水二级处理对城市水域的影响引起了健康和安全问题。消毒是灭活这些病原体的基本方法之一。所以，污水处理厂的尾水消毒已成为一个重要的净化过程，是最好的杀菌和杀菌解决方案之一。在城市污水处理中，除了水的消毒外，水的脱色是必要的处理单元。在臭氧处理中，不需要向水中添加其他化学品。水的颜色主要由溶解的有机物，悬浮的胶体，铁锰和颗粒引起。臭氧的强氧化能力使水质更加清晰。
四、臭氧工艺处理污水的流程
臭氧通常在常规城市废水处理之后，用作操作单元并且在将污水处理厂的废水质量改善为循环水之后使用。用于城市污水处理的气味系统主要包括能量源，计量气体制备装置、臭氧发生装置、臭氧和液体接触装置、以及废气破坏装置。
（一）臭氧的能量需求
臭氧过程中的能源需求主要与电力需求有关。作用是为氧气转化为臭氧提供能量。同时，需要提供用于处理混合气体，与臭氧接触和废气破坏的能量。它还包括在过程仪器和测试设备的使用中。
（二）配料气的准备
臭氧存在于空气、富氧空气或高纯氧气中。当用空气作为原料生产臭氧时，必须除去水分，确保空气的露点低于-65℃，去除颗粒和油雾，且压力降到一定范围后，才能将其引入臭氧发生器。如不能去除这些污染物将对臭氧生产过程产生不利影响，并可能导致臭氧发生装置的损坏。
同时，在改善空气时必须考虑以下几个方面：首先，计量气体中的空气被压缩，将压缩空气冷却并干燥，最后过滤处理过的空气。如果这里需要纯氧，则需要相应的纯氧性能和要求来改善步骤，在通气过程需要加入一定量的氮气，防止臭氧的逆反应。
（三）臭氧的发生
臭氧在化学上是不稳定的，很快就会分解成氧气，因此它必须在原位发生。现在产生臭氧的最有效方法是放电方法。当干燥的氧气或空气流通过由高压电极和低压电极形成的电场区域中的电极和阻挡电介质形成的介电室时，氧分子受到高电压的影响 电子中的电压/高密度电流。在轰击下，形成氧原子，氧原子和氧分子一起形成臭氧。以OZONIA臭氧发生器为例，臭氧制备原理是电晕放电法，供电单元提供高压电场，氧气在此电场中通过产生臭氧。臭氧发生器罐体本体和内部的放电管套管作为接地极，高压电加到绝缘体的金属电极上，金属电极外部涂上了特殊的绝缘材料，这样在绝缘材料层和臭氧发生器罐体接地极之间形成了高压电场，氧气通过时能过无声放电转化为臭氧。
氧气转化为臭氧的过程中释放能量，必须通过接地极的发生器套管外部的冷却水带走热量以促进臭氧的转化效率，因此冷却水对臭氧制备非常重要。
每台臭氧发生器自带控制系统，并能通过对应接点与上级PLC系统实现状态反馈和远程控制。
臭氧发生器出口压力保证可将臭氧输送至加注点，出口压力除满足臭氧加注点的净水头要求外，还包括臭氧输送管道和其它阀门配件等的损失。
（四）臭氧的接触
臭氧发生器产生的臭氧需要臭氧接触反应系统将臭氧引入废水中，并与废水中的有机物、细菌、金属离子等发生化学反应，再对生化反应过程进行消毒。传统上已经使用了逆流冲击接触器，并且臭氧在第一或第三外壳的接触单元中接触。使用多孔扩散器或注射器从第一室的底部引入臭氧。在第一室中，发生快速臭氧反应，然后废水和臭氧的混合物进入第二室以进行较慢的反应。第三反应室用于完成缓慢反应并允许臭氧分解。
（五）尾气的破坏
臭氧有刺鼻的气味，有毒。臭氧与污水接解后，并不能100%被吸收，仍有部分的臭氧排出，臭氧在0.02PPM体积浓度下，可被人察觉到（嗅觉国值），即使是非常低的臭氧浓度的气体也对人体、植物及动物有毒害作用。故在尾气排放到大气中之前由于安全原因必须安装臭氧尾气破坏装置将残余臭氧分解成氧气。
五、臭氧在污水处理中的应用
（一）臭氧氧化用于消毒杀菌
城市污水经二级处理后，水质已经改善，细菌含量也大幅度减少，但细菌的绝对数量仍很可观，并存在有病原菌的可能，必须在去除掉这些微生物以后，废水才可以安全地排入水体或循环再用。随着居民对生活品质要求的不断提高，污水处理厂的二级处理出水对城市水体造成的影响引起了人们对健康和安全问题的更多关注。消毒是灭活这些致病生物体的基本方法之一，因此污水处理厂的尾水消毒已经成为污水处理中的重要工序，水处理专业人员也在不断探索污水消毒的最佳方法。
（二）水体的除臭脱色
废水中含有硫和氮的有机或无机物质是气味的主要来源。在向废水中加入1-2毫克/升低浓度臭氧的时侯。它可以将这些物质氧化，且具有除臭效果。更让人注意的是，已经从唾液中除去臭氧并且可以防止产生新的气味。这是因为由臭氧发生器产生的气体含有大量的氧气或空气，并且产生气味的物质容易在贫氧环境中产生气味。臭氧氧化水中的有色有机物质，用少量的臭氧可以获得良好的效果。有色有机物质通常是具有不饱和键的多环有机物质，当用臭氧处理时，可以打开不饱和化学键以溶解键，从而水变得澄清。
结束语
随着科学技术的发展，臭氧氧化过程中使用的介电材料、计量气体和臭氧的接触和破坏的研究结果不断得到改进。臭氧处理废水的能力得到很大的提高，同时降低技术成本和能源消耗，从而提高中国城市污水处理能力。
参考文献
[1]江代启.探讨市政污水处理中臭氧的应用（U.城市建筑.2017
[2]周明枝.市政污水处理中臭氧的应用研究[0].低碳世界，2018
[3]谷颖.臭氧氧化法在污水处理中的应用D.中国新技术新产品，2017
论文作者:张昭敏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/9/17
标签：臭氧论文; 污水处理论文; 分解论文; 氧气论文; 水中论文; 城市论文; 废水论文; 《建筑学研究前沿》2019年10期论文;