臭氧净水原理

    臭氧在水中的分解机理是极其复杂的，其反应速率和反应产物随水中化学成分的不同而变化。臭氧作为一种氧化剂，主要通过两种途径发生氧化作用，一种是直接反应，即臭氧直接氧化溶于水的还原剂，反应较缓慢，且有明显的选择性;另一种是间接反应，即臭氧分解成氧化性更强的羟基自由基(.OH)，再与水中的还原剂发生作用，反应相当快，且没有选择性。

     (1)有机物臭氧化机理

    水中的有机物可以分为天然有机物(NOM)和人工合成有机物((SOC)。饮用水水源主要含有的是天然有机物，主要组成部分是腐殖质。有机物与臭氧反应的结果通常是使有机物分子量变小，方向性消失，极性增强，可生化性提高。

    间接反应主要包括:电子转移反应，即从其它物质上抽取电子，自身还原为OH-;抽氢反应，即从有机物的不同取代基上抽取H使有机物变为有机物自由基，自身则转变为水;OH加成反应，即·OH加成到烯烃或芳香碳氢化合物的双键上，形成一OH在a位碳原子上的C中心自由基。通过上述反应形成的有机物自由基可以快速地与分子氧形成活性的过氧自由基，而分子氧抽取过氧自由基上的氢，自身转变位超氧自由基、过氧化氢及一系列过氧化物、超氧化物、醛、酸等。臭氧分子具有的偶极性、亲核性或亲电性经常在对有机物的直接氧化中体现出来，直接反应主要包括:环加成，即臭氧的偶极性常导致偶极加成到不饱和键上，形成初级臭氧化物，在质子化溶剂如水溶液中，初级臭氧化物分解位揣基化合物(如醛、酮等)和两性离子，两性离子又可快速转化为揣基一过氧基态，并最终分解为揣基化合物及过氧化氢;亲电反应，其主要发生在一些芳香化合物电子云密度较高的位置上，给电子基(如一OH、-NH2等)的芳香取代物的邻位及对位碳原子上有很高的电子云密度，与臭氧反应速度比较快，相反，带吸电子基(如一COOH、-NO2)的芳香取代物与臭氧反应速度较慢，此时臭氧主要攻击间位;亲核反应，其发生在缺电子位上，尤其是带吸电子基的碳位上更容易发生，也可以通过氧原子的转移来实现。由直接反应的机理可知，分子臭氧的反应是有选择性的，主要局限于不饱和芳香化合物、不饱和脂肪族化合物及一些特殊的官能团上。

    由臭氧净水机理可知，臭氧低投加量下一般很难将有机物完全矿化，只是改变有机物的分子结构，降低芳香性、将大分子有机物有机物氧化成小分子有机物等。同时，还会生成一些醛类等中间产物，有些是有毒性的，因此臭氧化一般不单独使用，而是与活性炭吸附等工艺联合使用。

     （2)无机物的臭氧氧化机理

    臭氧具有强氧化性，可以与具有还原性的无机物发生反应。臭氧可以将水中的二价铁和二价锰氧化成三价铁和高价锰，使溶解性的铁、锰变成固态物质，在沉淀或过滤过程中去除。NH3可如下式被臭氧氧化:

             4O3+NH3 →NO3-+402+H3O十

    但NH3的氧化速度较慢，尤其是pH<pKa(约9.3)时。本研究中pH约为7.3，因此臭氧化对NH3的去除效果甚微，臭氧预处理条件下，由于臭氧将含氮有机物氧化生成氨氮，臭氧塔出水中氨氮浓度增加了1.75倍。有研究表明，水中Br一可催化NH3的氧化，Br一可形成HBrO,   HBrO与NH3形成NH3Br,臭氧可较快氧化NH2Br为NO3一与Br 。

臭氧净水主要影响因素:

      臭氧氧化受系统的各种参数的影响较大，大多数臭氧的应用工程都必须考虑到每个影响因素。臭氧氧化系统主要的特性参数有气液流速;反应器体积;进入、排出及反应器里的浓度如气相臭氧、液相臭氧、液相污染物M;其他相关水相参数如引发剂、抑制剂和促进剂浓度，离子强度，表面张力，pH值;状态参数温度、压力;系统参数如传质系数，气相、液相臭氧反应速度，液相污染物反应速度。

      臭氧投加量是臭氧净水系统中一个重要的设计参数，直接影响净水效果和处理费用。投加量过低，达不到臭氧化的效果;如果投加量过高，则会有较多的有机物被氧化成最终产物CO2和H20，其余易生成极性较强的中间产物，不利于活性炭的吸附或生物降解，大剂量地投加臭氧还有可能增加臭氧副产物的生成量，同时也必然导致臭氧发生系统投资和运行费用的大幅增加。因此臭氧投加量的选择是十分重要的，最佳的臭氧投加量要根据不同的水质情况，通过试验才能获得有实用价值的数据。

臭氧的投加方式:

　O3投加是指通过一定的方式使O3气体扩散到液体中并使之与液体全面接触和完成预期反应的过程。这一过程是通过O3接触池来完成。不同的工艺目标和相应的反应决定了接触池中接触器的形式和接触时间。接触器的形式主要包括微气泡扩散接触、涡轮扩散接触、水射器扩散接触以及接触填料扩散接触等形式。目前对原水使用较多的是水射器扩散接触，对清水则采用微气泡扩散接触方式较为普遍。
　

臭氧消毒的优点:

⒈氧化能力强，能在消毒时兼代处理许多其它的水质问题。

⒉杀菌效果显著，作用迅速。

⒊臭氧消毒效果受水质影响小。

⒋广谱高效。

⒌消毒处理的副作用小。

⒍消毒处理的感官作用较舒适。

⒎消毒处理对健康的影响小。