污水处理厂臭氧应用思考与研究

1 臭氧在污水处理工艺中的作用

臭氧在污水处理中的主要工艺作用为对污水的预氧化、后氧化和臭氧消毒。在预臭氧接触池中，臭氧与污水发生氧化反应，可去除污水中的臭味，降低色度，去除铁、锰离子，使污水中的胶体脱稳，将大分子有机物氧化分解为小分子有机物。在后臭氧接触池中，臭氧与污水发生氧化反应，可氧化有机物，去除COD，杀死病毒和细菌。

2 污水处理厂臭氧应用方向

2.1 脱色

臭氧由于其强氧化性，在水中可与芳烃化合物等有机物发生反应，分解烃、醛等有机物，使污水色度降低。在臭氧投加量为5mg/L，反应时间5min，出水色度3度以下时，脱色率高达65%-75% 。目前污水处理厂普遍采用臭氧活性炭发（O₃/GAC）对微污染水进行脱色处理。该工艺属于预臭氧投加，即在活性炭滤池前设置臭氧接触池，使臭氧与污水接触并发生氧化反应，将水中大分子有机物氧化并分解为小分子有机物，打破了可散发臭味的有机物的组织结构。提高了有机物的可生化性，并提高了活性炭去除有机物的能力，同时能将水中溶解的胶体有机物絮凝，以便于在后续工艺中沉淀过滤。

2.2 除臭

在污水处理工艺过程中，异味主要由碳、氮和硫元素组成的物质散发。其中含有异味的无机化合物有氨气、硫化氢等，有机化合物有低分子脂肪酸、醛类、胺类等。其中以有机化合物为散发异味的主体。臭氧由于其强氧化性，能与有机化合物发生化学反应，氧化有机化合物中的活性基团，从而消除异味。此外，由于污水处理厂臭氧制备时，在臭氧中夹杂有大量氧气（空气源制备夹杂大量空气），可以对污水形成富氧环境，阻止臭味再生。臭氧与有机化合物发生化学反应的条件在污水处理工艺中非常容易达到，所以臭氧非常适合作为除臭工艺的一环被应用。

2.3 去除COD

在污水组分复杂、难生物降解且可溶性COD较高时，普通的生物法和物理法去除COD难度会增加，导致该部分COD无法得到有效降解。针对目前国内污水厂提标改造工程，在工艺末端增设后臭氧接触池，投加臭氧，不但能起到消毒作用，而且能使有机物氧化分解，起到降低COD的作用。根据江苏省某污水处理厂通过投加臭氧对污水中COD变化的试验，分析后发现污水中COD浓度随着臭氧投加量的增加呈明显下降趋势，且会在某一浓度、某一时间趋于稳定。

根据《给水排水设计手册》，去除1mg/L COD需要 4 mg/L 臭氧。

3 污水处理厂臭氧制备、投加系统

3.1 臭氧发生系统分类

由于场地、臭氧制备材料购买难易度、用电量等原因，臭氧的制备方式不同。使用臭氧发生器制备臭氧，原理为将氧气通过高压交流电极之间的放电电场，在高速电子流的轰击下，将氧分子离解为氧原子，氧原子迅速与氧分子反应，生成臭氧。现污水处理厂生产制备臭氧工艺由气源不同分为：氧气源制备臭氧，富氧源制备臭氧和空气源制备臭氧三种方式。氧气源制备臭氧方式为：建设供氧站，购买液氧，在供氧站将液氧加热气化为氧气，通过氧气管道注入臭氧发生器生成臭氧。该方式适用于液氧方便购买且场地较大的污水厂。富氧源制备氧气的方式为：空气通过VPSA制氧系统提炼氧气，使露点达到-60℃以下，氧气浓度达到90%，经过除尘过滤进入臭氧发生器生成臭氧。该工艺适用于液氧采购不方便的大规模污水处理厂。空气源制备臭氧方式为：通过空压机，经过除尘过滤，直接将空气压入臭氧发生器生成臭氧。该工艺适用于液氧采购不方便的小规模污水处理厂。

3.2 臭氧投加系统分类

臭氧在污水处理厂投加方式分为射流和曝气两种。预臭氧接触池一般采用射流器投加。后臭氧接触池由于需要保证臭氧与水充分混合，池深需大于6m，故采用曝气头进行投加。

4 臭氧尾气处理

臭氧作为温室气体之一，在近地附近浓度过高会加重温室效应。对人体而言，空气中臭氧浓度达到0.012ppm即会造成不适，更高浓度臭氧会造成呼吸道疾病、神经中毒以及破坏人体免疫机能等。因此，在臭氧接触池末端需设计跌水，将溶解在水体内的臭氧释放，并收集入臭氧尾气破坏装置进行高温分解成为氧气，最后排放入大气中。

5 结语

隨着我国污水处理出水标准的不断提高，全国各地各大污水厂针对越来越严格的排放要求进行升级改造，各地针对改善水环境质量同时新建小型污水厂。本文通过对臭氧在污水处理厂中的应用进行探讨，希望能够对污水处理厂的深度处理工艺设计、提标改造、水厂建设及运营提供具有参考价值的意见，加快环境污染治理的步伐。