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摘要：對臭氧進行飲用水處理中的相關(guān)問題進行了分別探討。無負壓供水設(shè)備是高層建筑主要的供水類型，根據(jù)目前給排水技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，可以說它是智能型供水設(shè)備的代表產(chǎn)品設(shè)備，無負壓運行，保護了自來水管網(wǎng)，同時也實現(xiàn)了節(jié)能供水、安全供水的效果。通過對飲用水的一般水質(zhì)要求，本文簡述了臭氧的性質(zhì)以及自來水的臭氧消毒工藝，臭氧進行飲用水處理的技術(shù)原理以及臭氧消毒的一般工藝的闡述，證明了臭氧法處理飲用水的可行性和實用性。 我國自來水處理工藝90%以上仍采用20世紀初形成的混凝、沉淀、過濾和加氯消毒的常規(guī)工藝.這種工藝是建立在有合格水源的基礎(chǔ)上，以去除濁度和細菌為主要目標，對有物尤其是溶合性有機物的去除能力很低(20%一30％ ) . 2000年，我國7大重點流域地表水普遍存在有機污染，各流域干流僅有5 7. 7%的斷而滿足我國供水水源ш類水質(zhì)的標準;新的病原微生物隱抱子蟲微抱子蟲尺寸小(1- 5 1-lm)，很難用常規(guī)過濾技術(shù)篩除，而且對加氯消毒有很強的抗性;含有機污染物的水經(jīng)加氯消毒后還會產(chǎn)生有機鹵化物等“三致”物質(zhì).供水水質(zhì)的下降嚴重危害健康，己引起供水行業(yè)和居民的極大關(guān)注. 1.水深度凈化的目的與對策 改善飲用水水質(zhì)有兩條途徑:一是控制污水的排放量及提高污水處理率，保護飲用水源，一是強化處理工藝對受污染水源進行深度處理.經(jīng)過深度凈化后的飲用水應去除三鹵甲烷等有機污染物，不危害健康;去除病原菌和病毒，不引起傳染性疾病;硬度（Hardness)和礦質(zhì)元素含量適當，有益健康，我國不宜將深度凈化工藝設(shè)于自來水廠，因為要在所有水廠加設(shè)深度處理工藝，改造和運行費用相當可觀.如加設(shè)臭氧活性炭工藝會使自來水廠的基建費用增加50％，且市政供水中只有2%用于生活飲用，其余為工業(yè)和消防等用水，全而提高市政供水水質(zhì)是不經(jīng)濟的.再者，我國中小城市陳舊的鑄鐵供水管網(wǎng)和一次供水設(shè)施也會對深度處理的出廠水造成一次污染.在小區(qū)設(shè)置集中凈化裝置供給管道直飲水具有良好的經(jīng)濟性，取用便利，衛(wèi)生可靠，己在哈爾濱、上海和等地推廣應用.廣州市政府明文規(guī)定新建小區(qū)和公共場所必須配套分質(zhì)供水系統(tǒng),我國目前的分質(zhì)供水方式是在廚房設(shè)置一根深度凈化水管，供給烹飪和飲用水.其余生活用水仍使用市政自來水.但水中有害化學物質(zhì)通過消化系統(tǒng)進入人體不是最主要的途徑，通過皮膚和呼吸也能攝入.研究表明當用含二氯苯（化學式：C6H6） 乙烷的水淋浴時，通過呼吸吸入的化學物質(zhì)比口腔進入的要多6- 80倍.只在水龍頭上安一個水過濾器還不足以保證人體免受水中有害化學物質(zhì)的損害.因此分質(zhì)供水時應在衛(wèi)生間也留一個深度凈化水的供水管，使有經(jīng)濟條件的家庭在淋浴時也能使用保證健康的水. 2臭氧在飲用水處理中的作用及機理 2．1微污染水特點 隨著工業(yè)的發(fā)展，水體中增加了種類繁多的有機毒物，其中的有機污染物可分為兩類:天然有機物，和人工合成（解釋:由幾個部分合并成一個整體)有機物。天然有機物是指動植物在自然循環(huán)過程(guò chéng)中經(jīng)腐爛(解釋:爛掉；朽壞，常指樹葉腐壞)分解所產(chǎn)生的物質(zhì)，主要有腐質(zhì)酸等。水中大分子天然有機物不僅是造成色度,異臭味，配水管腐化侵蝕 和沉淀物的原因物質(zhì)，也是目前常規(guī)氯化消毒副產(chǎn)物的前體物。而人工合成的有機物大多為有毒有機污染物，其中包括“三致”有機污染物。它們具有以下特點:難于降解，在環(huán)境中有一定的殘留水平，具有生物富集性和“三致”作用。相對于水體中的人然有機物，它們種類多，在水環(huán)境中存在很小的數(shù)量就可產(chǎn)生有害影響，對公眾的危害史大。檢出的多環(huán)芳烴、鹵代烴、呋喃類等物質(zhì)是最難降解的“持久性有機污染物”。常規(guī)的混凝、沉淀、過濾和投氯消毒工藝以去除水中濁度、懸浮物膠體、色度和病原菌等為目的，而它對水中有機物尤其是溶解性有機物不能有效地去除，水中的大分子物質(zhì)如腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)(protein)和多糖等在水中易形成分子聚集體，有較好的穩(wěn)定性。臭氧氧化法與常規(guī)水處理方法比較，具有顯著的特點，如對于生物難降解物質(zhì)氧化能力強、分解速度快、占地而積小、自動化程度高、無一次污染、浮渣和污泥產(chǎn)生量較少，同時具有殺菌(sterilization)、脫色、防垢等作用。 2．2超氧的氧化消毒機理 臭氧(Oxygen)在水處理中的作用是從利用它的消毒作用開始的，目前臭氧仍是加藥消毒法中最有效的消毒劑。臭氧的殺菌（fungus)作用比氯快15- 30倍，在滅活病毒方而，由于臭氧的高氧化電位容易通過微生物細胞膜擴散，所以臭氧能氧化微生物細胞的有機物或破壞有機體鏈狀結(jié)構(gòu)而濘致細胞死亡。從而臭氧對過濾性或其他病毒、芽抱等，具有強大的殺傷力，而氯對病毒作用很小或不起作用。用臭氧消毒時對細菌的滅活率都在95%以上，所以經(jīng)臭氧消毒過的水，其中的病毒實際上己完全失去了活力在水處理中，較傳統(tǒng)的氯消毒方法，臭氧消毒還有如下優(yōu)點: �、傧镜耐瑫r可改善水的性質(zhì),較少產(chǎn)生附加的化學物質(zhì)污染。無塔供水設(shè)備恒壓變流量供水裝置，是非常理想的一種節(jié)能供水設(shè)備，節(jié)能效果好，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，運行穩(wěn)定可靠，使用壽命長，方案設(shè)計靈活，供水壓力可調(diào)，流量可大可小，完全可以取代水塔、高位水箱及各種氣壓式供水設(shè)備，可徹底免除水質(zhì)的二次污染。 �、诓粫a(chǎn)生如氯酚(phenol)那樣的臭味。變頻供水設(shè)備是一種直接與市政管網(wǎng)相連，而不會對市政管網(wǎng)產(chǎn)生影響的成套供水設(shè)備。該設(shè)備在ZBH變頻恒壓的基礎(chǔ)上，將市政管網(wǎng)壓力和提升水泵的壓力進行疊加，使生活供水更加節(jié)能和環(huán)保，是傳統(tǒng)二次供水理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。 �、郛a(chǎn)生二鹵甲烷等氯消毒的消毒副產(chǎn)物。 �、苎蹩删偷刂圃�，為了獲得它只需要電但臭氧作為消毒劑是有選擇性的，綠霉菌、青霉菌之類對臭氧具有抗藥性，需較長時間才能將其殺死。單獨使用臭氧作為殺菌(sterilization)劑時，山于臭氧在較短時間內(nèi)分解掉，殘留效果小，甚至會出現(xiàn)細菌回升現(xiàn)象，為了改善這種狀況，可以考慮輔助加氯。臭氧消毒也是各種消毒工藝中費用較高的一. 由于超氧的強氧化能力，臭氧的氧化作用是破壞有機物的分子結(jié)構(gòu)，可將一部分有機物徹底分解，同時可將大分子的、細菌不易利用的有機物，生成小分子的、細菌易氧化分解的有機物，降低了有機物的分子量，改變了有機物的性質(zhì)，提高其可生化險。原水經(jīng)過臭氧氧化后，分子量在l ooo-3 000的有機物含量增加了13.5％，分子量在104 5的有機物增加9.7％，但其它區(qū)間的有機物含量都減少了，尤以分子量大于1 }5的有機物含量減少得最多。溶于水中的臭氧可氧化、分解從而有效去除水中的有毒物質(zhì)，如有機毒物、氰化物以及敵敵畏:氧化樂果等農(nóng)藥。同時臭氧用于水消毒可以大大降低自來水中鹵代烴等有機致癌物。盡管臭氧的氧化能力很強，但主要是選擇性地與水中有機污染物作用，破壞其不飽和鍵，導致有機物極性增加，可生化性提高，對總有機碳的影響(influence)很小。臭氧氧化很難將水中的有機污染物徹底無機化，主要以中間產(chǎn)物的形式存在于水中 . 超氧與水中污染物的反應極為復雜，主要通過兩條途徑，即臭氧的直接反應和臭氧分解產(chǎn)生的羥基自由HO· ( E0= 2. 8V)的間接反應。兩者比較，直接反應有選擇性，速度慢;間接反應無擇性、電位高、反應能力強、速度快，可引發(fā)鏈反應，使許多有幾物徹底降解。 直接反應(D反應):污染物+03→產(chǎn)物或中間物 間接反應(R反應):污染物+HO·→產(chǎn)物或中間物 因此在處理水時應注意控制臭氧反應途徑，提高臭氧的有效利用率(availability)。有機物與臭氧的反應有以下幾種形式: 03+有機物1→產(chǎn)物(直接反應) 03+有機物2→產(chǎn)物(瞬間反應) OH·+有機物3→02+產(chǎn)物(促進反應)。 OH·+有機物4 →產(chǎn)物(消除反應) 臭氧在飲用水中(pH值在7左右)的分解可分 為以下的步驟: 03+ H20→02+ 20H· 03+ OH·→02+ H02· 03+ H02·→202+ OH· OH·+OH·→H2O2· 0H·+OH·→H20+ 1/202· 3.臭氧(Oxygen)在飲用水處理中的應用 超氧氧化能力強，用于消毒殺菌殺傷力大，速度快;臭氧可氧化溶解性鐵或錳，形成高價沉淀物，使之易于篩除;可將氰化物、酚等有毒有害物質(zhì)氧化為無害物質(zhì);可氧化致嗅和致色物質(zhì)，從而減少嗅味，降低色度;可將生物難分解的大分子有機物氧化分解為中小分子有機物，使之易于生物降解;使用臭氧預處理，還可以起到微絮凝作用，提高出水水質(zhì);應用臭氧，不會在處理過程中產(chǎn)生有害的“三致”物質(zhì)。飲用水處理中臭氧的投加方式包括預氧化、中間氧化和最后消毒。臭氧的預氧化可去除水中的無機物色度、濁度、懸浮固體、異臭和味，可部分分解有機物并滅活微生物，從而提高混凝一絮凝一沉淀效果。中間氧化主要是分解有毒微感染物，去除二氯甲烷前體物，并提高有機污染物的可生化降解性。臭氧消毒可滅活水中所有殘留的微生物，并使消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物減到最少。 3.1臭氧(Oxygen)的其它作用 臭氧預氧化能夠進一步提高常規(guī)給水處理(chǔ lǐ)的除藻效果，臭氧是強氧化劑，可以致死藻類或限制它們的生長，對動物性浮游生物的滅活效果好。臭氧氧化可提高后續(xù)絮凝、過濾對藻類的去除效果，減少絮凝劑的用量，有一定的助凝作用。臭氧同時具有除色作用，通過與不飽和官能團反應、破壞(vandalism)碳碳雙鍵而去除真色，去除程度取決于臭氧投加量和接觸條件;臭氧的微絮凝效應還有助于有機膠體和顆粒物的混凝,常規(guī)處理可使東江原水色度從68度(均值)降到濾后水的1- 3度，而投加ρ(03)為0. 5一1.Omg/L進行預臭氧化和投加 1. 5 mg/ L的ρ(03)進行主臭氧化后，濾后水基木無色。 3結(jié)論 預臭氧化技術(shù)可用于脫色除臭、控制氯化消毒副產(chǎn)物、篩除藻類和藻毒素、助凝和助濾、初步去除或轉(zhuǎn)化污染物等，但臭氧化學性質(zhì)的不穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動)性使其對水質(zhì)的改善程度取決于原水水質(zhì)和臭氧化條件。預臭氧化過程中會產(chǎn)生一定的醛類、溴酸鹽等有害副產(chǎn)物，使不能生物降解的有機化合物，如富里酸、腐殖酸變得容易降解，為細菌（fungus)生長提供營養(yǎng)基質(zhì)，為后續(xù)生物處理環(huán)節(jié)提供了條件。臭氧預處理技術(shù)宜結(jié)合具體水質(zhì)和經(jīng)濟條件統(tǒng)籌決定是否采用，臭氧投加量可根據(jù)具體水質(zhì)凈化目標，臭氧與過氧化氫聯(lián)用等高級氧化技術(shù)以及臭氧化與后續(xù)處理環(huán)節(jié)的優(yōu)化（optimalize）值得進一步研究。 |
