臭氧应用～饮用水臭氧处理效果与臭氧溶解度关系

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1、臭氧应用～饮用水臭氧处理效果与臭氧溶解度的关系一、饮用水臭氧处理简介：臭氧(03)是1840年以后逐渐被人们认识的。臭氧是由三个氧原子组成的，由丁它有较高的氧化还原电位，所以有极强的氧化能力，可以降解水中多种杂质和杀灭多种致病菌、霉菌、病毒以及杀死诸如饰贝科软体动物幼虫(达98％)及水生物如剑水蚤、寡毛环节动物、水蚤轮虫等，因而早在1886年在法国就进行了臭氧杀菌试验。1893年在荷兰3m³／h的净化水厂就投入运行。1906年法国尼斯(Nice)建成的臭氧处理水厂一直运行到1970年。尼斯水厂被看作是“饮水臭氧化处

2、理诞生地”。我国1908年在福州水厂安装了一台德国西门子的臭氧发生器。到现在世界上已有数千个臭氧处理自来水厂，1980年加拿大蒙特利尔建成日供水230万吨消耗臭氧300kg／h的大型水厂，而其中绝大多数都是在发达国家建设的，发展中国家只有少量小规模应用。我国自八十年代以来陆续有少量自来水厂采用臭氧法，如北京田村水厂(15kg03／h)，昆明水厂(33kg03／h)，还有一些工矿企业内部水厂，如大庆油田，胜利油田，燕山石化等单位的水厂也都有臭氧设备在运行。与国外规模比较，我国只能说还处在萌芽状态。臭氧水处理之所以在世

3、界上得到长足的发展，不只是由于其有效的去杂与杀菌能力，而且在于经它处理后在水中不产生二次污染(残毒)，多余的臭氧也会较快分解为氧气而不似氯剂在水中形成氯氨、氯仿等致癌物质，因而被世界公认为最安全的消毒剂。在发展中国家没有大规模推广，其原因是臭氧处理固定资产投入太高与运行电耗太高，在资金缺乏的国家在八十年代中期以来，我国众多瓶装水厂由于水质标准要求高，而瓶装水经济效益也高，而采用了臭氧法处理，小型臭氧发生器得以较大规模推广．正确应用臭氧处理水的瓶装水厂大都能达到双零(大肠杆菌，细菌总数均为零)的国际标准。二、影响臭氧

4、水处理灭菌效果的几个基本因素由于臭氧水处理是个新事物，人们尚不太熟悉。有些厂家和施工单位以及臭氧用户误认为只要一按电钮，将臭氧气吹入水中，消毒即告完成。这个误区使臭氧的应用得不到应有的效果，甚至致使有些人对臭氧本身的杀菌能力产生了怀疑。有的厂家使用极简易的臭氧发生器处理瓶装水，对其产生的臭氧浓度、处理后水溶臭氧浓度都一无所知，杀菌的确实效果令人无法相信。难以应用。笔者也曾采访过一家矿泉水厂，每小时5吨水量，设计单位选用了100g03／h的臭氧发生器，而在接触吸收装置内水的停留时间只有几秒钟，结果处理的水不合格，而灌

5、装间大量臭氧尾气溢出，工人无法工作。还有一些厂家生产的家用水处理器，无论是臭氧浓度还是处理时间都不够，这样的水处理器能否生产合格的饮用水，很值得怀疑。因而正确认识臭氧在水中的物理、化学过程与臭氧杀菌的生物化学过程是极重要的。由于臭氧在水中溶解的机理以及臭氧对生物细胞物质交换的影响过程极为复杂，本文不能详细的探讨，只就臭氧杀菌做一般性的讨论。1、水溶臭氧浓度与保持时间是杀菌的必要条件军事医学科学院军队卫生研究所马义伦教授等经过对炭疽杆菌，枯草杆菌黑色变种进行臭氧处理试验，总结出杀菌动力学经验公式：dN／dt=-KNt

6、ＭCＮ其中：N：菌数t：时间C：水中臭氧浓度m、n是t与c的指数K：效率常数，也可表示细菌抗力。由以上公式可以看出单位时间的灭菌量是与水中臭氧浓度及处理时间的若十次疗成止比，可见K与N在不变动的情况下要达到杀菌的目的，必须保证臭氧在水中浓度与一定的接触时间。2、保证水中臭氧浓度的必要性要保证臭氧在水中的浓度需要很多条件，大致有水温、气压、气液的相对运动速度、臭氧气作用在液体表面的分压、臭氧气的表面积、水的粘度、密度、表面张力等，其中有些因素，如水温、气压、臭氧气作用在液体表面的分压至关重要。也有的，如水的密度、粘滞

7、度、表面张力等，在某一具体条件下是不变的，就可以不予考虑，现将其中关系简单介绍如下：气液两相间的传质强度取决于分子与湍流的扩散速度，可以用一般传质公式表示：u=dG／dt=KF•△C其中：u：传质速度，可用在t时间内从气相传入液相的臭氧量G确定，即dG／dt。K：传质系数，F：气相与液相的接触表面积，△C传质过程中的动力，可用臭氧在实际情况下与平衡时的浓度差决定(即水中臭氧浓度与臭氧源中臭氧浓度差别越大，传质速度越大)。分析一般传质方程式可以知道，首先要使臭氧尽多地溶入水中，就要尽量加大臭氧与水的接触表面积F，而这

8、是接触装置决定的。其次，△C说明臭氧发生器的浓度越高，越有利于水对臭氧的吸收•第三，传质系数K则与多种因素有关，K(总传质系数)为气相传质系数K气与液相传质系数K液之和，而臭氧属于低溶解度气体，K气可忽略不计．而根据亨利一道尔顿定律，K液是多种物理参数的复合函数。K液=f(T，P，u，w，p，ó)其中臭氧溶解量与气体压力P成正比而与水温T成反比。随着两相相对