農村水廠以深井加水塔的供水方式為多，也有使用地面水而進行*處理后的供水方式。農村水廠的飲水消毒根據其經濟條件不同而選擇的方法不同，以前采用的是漂白蒶消毒，也有使用次lv（鑢）酸鈉消毒，少數水廠采用液lv（鑢）消毒、水箱自潔消毒器的臭氧消毒、二氧化lv（鑢）消毒和紫外線消毒器消毒。

我國農村目前分散式給水面還有相當的比例，為保證飲用水質的衛生安全，井水必須經常消毒，尤其在腸道傳染病流行季節更不可忽視。井水消毒可采用普通消毒法和持續消毒法，持續消毒法包括：lv（鑢）消毒和臭氧消毒，為了達到臭氧消毒的*效果，利用臭氧消毒水箱自潔消毒器是的方式之一。

臭氧的應用

1840年瑞士化學家 Schōnbein證實了臭氧的存在。1886年法國人Meritenus發現臭氧具有殺菌作用。1893年荷蘭首先將臭氧應用于水的消毒處理。1906年法國的 Nice城將臭氧用于大規模凈水廠的水處理，至今已有近百年歷史。臭氧氧化能力強，用于消毒殺菌殺傷力大，速度快；臭氧可氧化溶解性鐵、錳，形成高價沉淀物，使之易于去除；可將氰化物、酚等有毒有害物質氧化為無害物質；可氧化致嗅和致色物質，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量有機物，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，提高出水氰質；應用臭氧，不會在處理過程中產生有害的三致物質。目前，世界上有上千家水廠使用臭氧進行處理、消毒。在歐洲主要城市已把臭氧作為去除水中污染的一種主要手段用于飲用水的深度凈化。20世紀70年代初以來，許多國家還對臭氧應用于城市污水、工業廢水、循環冷卻水處理進行了研究并有很多成功的例子。70年代中期開始，我國也開始了利用臭氧氧化工藝處理受污染飲用水水源的試驗研究工作?，F在國內已有數十家水廠應用于實際。

臭氧的物理性質

O3是一種具有特殊的刺激性氣味的不穩定氣體，常溫下為淺藍色，液態呈深藍色。O3是常用氧化劑中氧化能力zui強的，在水中的氧化還原電位為2.07V，而lv（鑢）為1.36V，二氧化lv（鑢）為1.50V。另外，O3具有較強腐蝕性。O3在空氣中會慢慢自行分解為 O2，同時放出大量的熱量，當其濃度超過25%時，很容易爆炸。但一般臭氧化空氣中 O3的濃度不超過10%，不會發生爆炸。在標準壓力和溫度下，純臭氧的溶解度比氧大10倍，比空氣大25倍。0℃時，純臭氧在水中的溶解度可達1.371g/L。O3在水中不穩定，在含雜質的水溶液中迅速分解為 O2，并產生氧化能力*的單原子氧（O）和羥基（OH）等具有*滅菌作用的物質。其中羥基的氧化還原電位為2.80V。20℃時，O3在自來水中的半衰期約為20分鐘。

臭氧的氧化消毒機理

O3溶于水后會發生兩種反應：一種是直接氧化，反應速度慢，選擇性高，易與*等芳香族化合物及乙醇、胺等反應。另一種是 O3分解產生羥基自由基從而引發的鏈反應，此反應還會產生十分活潑的、具有強氧化能力的單原子氧（O），可瞬時分解水中有機物質、細菌和微生物。

O3 → O2 +（O）

（O）+ H2O →2OH

羥基是強氧化劑、催化劑，引起的連鎖反應可使水中有機物充分降解。當溶液 pH值高于7時，O3自分解加劇，自由基型反應占主導地位，這種反應速度快，選擇性低。由上述機理可知，O3在水處理中能氧化水中的多數有機物使之降解，并能氧化酚、氨氮、鐵、錳等無機還原物質。此外，由于 O3具有很高的氧化還原電位，能破壞或分解細菌的細胞壁，容易通過微生物細胞膜迅速擴散到細胞內并氧化其中的酶等有機物；或破壞其細胞膜、組織結構的蛋白質、核糖核酸等從而導致細胞死亡。因此，O3能夠除藻殺菌，對病毒、芽孢等生命力較強的微生物也能起到很好的滅活作用。

臭氧的氧化消毒特性

（1） O3作為的無二次污染的氧化劑，是常用氧化劑中氧化能力zui強的（O3>ClO2>Cl2>NH2Cl），其氧化能力是lv（鑢）的2倍，殺菌能力是lv（鑢）的數百倍，能夠氧化分解水中的有機物，氧化去除無機還原物質，能極迅速地殺滅水中的細菌、藻類、病原體等。

（2） O3消毒受 pH值、水溫及水中含氨量影響較小，但也有一定的選擇性，如綠霉菌、青霉菌等對 O3具有抗藥性，須較長時間才能殺死。O3用于飲用水消毒時，水的濁度、色度對消毒滅菌效果有影響，將有相當一部分 O3被用于無機物和有機物的氧化分解上。

（3） O3去除微生物、水草、藻類等有機物產生的嗅、味，效果良好，脫色能力比 Cl2和ClO2更為有效和迅速。

（4） 投加 O3能改變小粒徑顆粒表面電荷的性質和大小，使帶電的小顆粒聚集；同時 O3氧化溶解性有機物的過程中，還存在“微絮凝作用”，對提高混凝效果有一定作用。

（5） O3消毒效果好，劑量小，作用快，不產生三lv（鑢）甲烷等有害物質，同時還可使水具有較好的感官指標。O3對一些頑強病毒的滅活作用遠遠高于lv（鑢），但水中 O3分解速度快，無法維持管網中有一定量的剩余消毒劑水平，故通常在 O3消毒后的水中投加少量的lv（鑢）系消毒劑。

（6） O3能將水中不易降解的大分子有機物氧化分解為小分子有機物，并向水中充氧使水中溶解氧增加，為后續處理（特別是生物處理）提供了更好的條件。但從經濟上考慮，O3投加量不可能太高，所以氧化并不*，如果后續工藝處理不當，也會產生三鹵甲烷等有害物質。

（7） 在水處理過程中，應盡量不要生成新的三鹵甲烷物質，因為三鹵甲烷一旦形成，O3也很難將其氧化去除。

臭氧的制備及經濟性分析
O3的方法有無聲放電法、放射法、紫外線法、電解法等。在實際凈水廠應用中都采用無聲放電法。使氧氣（O2 ）轉變 O3，首先需要有很大的能量將O—O 鍵裂解為氧原子。無聲放電就是利用高速電子來轟擊氧氣，使其分解成氧原子：
O2 ＝ 2O
離解后的氧原子有些合成臭氧：
3O ＝ O3
有些重新合成為氧氣，有些則和氧氣合成為 O3：
O + O2 ＝ O3
上述反應都是可逆的，生成的 O3也會分解成為氧原子活氧氣。所以，通過放電區域的氧氣中只有一部分能夠變成 O3，因此出來的O3通常指含一定濃度 O3的空氣，稱為臭氧化空氣，并非純臭氧氣。每1千克 O3理論上需要耗能0.836kW?h；而用空氣O3時，只有4～6%的電能作了有效功，實際每千克 O3耗電15～20kW?h。用純氧氣O3的電耗大約可降低一半左右。根據目前的技術水平，O3的原料分為空氣、純氧氣、液氧三種。采用液氧一般適用于中小規模（臭氧量<50kg/h）。采用變壓吸附法或負壓吸附法現場制取純氧，適用于臭氧量>50kg/h 的規模。利用干燥空氣制取 O3，獲得的臭氧濃度一般在1～3%；而利用純氧或液氧的臭氧濃度可達10%左右，而且空氣制取 O3的電耗約為另外兩種方法的2倍。據有關報道，利用干燥空氣、現場制純氧、購買液氧三種方法制取 O3，每千克 O3的成本分別約為16.0元、12.0元和17.3元?？梢姮F場制取純氧的辦
法成本zui低。若按投加量5mg/L 計，每噸水采用O3的處理成本為0.06元。實際工程中，O3多不單獨使用，常與顆?；钚蕴柯撚脤︼嬘盟M行深度處理，即臭氧——活性炭水處理工藝，效果良好。對其成本進行分析，水廠規模在5～40萬噸/天時，因采用臭氧——活性炭工藝而增加的制水成本在0.10～0.15元/噸之間。根據我國各自來水廠的供水狀況，從提高水質和人們的生活水平考慮，這種工藝是*可以接叓的。
使用臭氧存在的問題
O3氧化能力很強，但也并非十全十美。應用 O3也存在著一些問題，O3化會帶來副產物。微污染水源中有機物種類繁多，O3 能與有機物反應生成一系列的中間產物。要對其全部進行檢測是非常困難的。因此，世界衛生組織（WHO）采用溴酸根和甲醛作為 O3副產物的指標。由于經濟方面等原因，O3投加量不可能大到將大分子有機物全部無機化；另外，即使過量投加 O3，也會有其他物質出現，也不可能使有機物全部礦化，因為 O3氧化大多數有機物產生的不*氧化產物可能阻礙O3的進一步分解，導致O3不可能將這些中間產物*氧化，如甘油、乙醇、乙酸等。同時，O3不能有效的去除氨氮，對水中有機lv（鑢）化物無氧化效果。O3處理時與有機物反應生成不飽和醛類、環氧化合物等有毒物質，對人體健康有不良影響。如果水中含有較多的溴離子，O3會將其氧化為次溴酸。次溴酸與鹵化消毒副產物的前體物反應，會產生溴仿和其它溴化消毒副產物。溴離子還能被進一步氧化為溴酸鹽離子，從而導致出水呈致突變陽性。臭氧化后水中可同化有機碳（AOC）上升，可能會造成水中細菌的再度繁殖。為了維持管網中有足量的剩余消毒劑，在臭氧處理后再加lv（鑢）或lv（鑢）胺處琂會分別生成三lv（鑢）硝基甲烷和lv（鑢）化氰，成為新的消毒副產物，其毒性現尚不清楚。對某些農薬，O3氧化后的產物可能更有害。
總體上說，雖然應用 O3時有副產物生成，但一般情況下濃度不高，毒性問題也不嚴重。根據目前的研究，無論在副產物的生成量和毒性，還是在出水的致突變活性方面，O3都比 Cl2和ClO2理想。
結 論
1.ClO2和水箱自潔消毒器利用的O3都是的氧化消毒劑, 其氧化消毒能力受pH值及水中氨氮的影響均較小，消毒都不會產生三lv（鑢）甲烷，，是液lv（鑢）消毒的理想替代產品。
2. ClO2比 O3具有更高的穩定性，同時又比lv（鑢）具有更強的消毒能力；但氧化能力比 O3差。但用臭氧消毒時，為了維持管網中的持續消毒能力，需要采用lv（鑢）、lv（鑢）胺、二氧化lv（鑢）等作為輔助消毒劑。
3. 為避免生成三鹵甲烷難以去除，在原水腐殖質、藻類、酚含量高的水廠，建議使用 ClO2或O3進行預處理。
4. 水處理中采用 O3要比采用ClO2成本略高，但從水質來講，采用臭氧——活性炭工藝要比采用 ClO2好。如果使用臭氧水箱自潔消毒器成本*低于二氧化lv（鑢）消毒，同時安全性更有保障。

就經濟水平而言，這兩種改進水質的方法都是可以接受的，各水廠可以根據具體情況采用相應的的措施。

農村水廠水箱自潔消毒器應用臭氧消毒的優勢

農村水廠以深井加水塔的供水方式為多，也有使用地面水而進行*處理后的供水方式。農村水廠的飲水消毒根據其經濟條件不同而選擇的方法不同，以前采用的是漂白蒶消毒，也有使用次lv（鑢）酸鈉消毒，少數水廠采用液lv（鑢）消毒、水箱自潔消毒器、水箱消毒器、水箱自潔器的臭氧消毒、二氧化lv（鑢）消毒和紫外線消毒器消毒。

我國農村目前分散式給水面還有相當的比例，為保證飲用水質的衛生安全，井水必須經常消毒，尤其在腸道傳染病流行季節更不可忽視。井水消毒可采用普通消毒法和持續消毒法，持續消毒法包括：lv（鑢）消毒和臭氧消毒，為了達到臭氧消毒的*效果，利用臭氧消毒水箱自潔消毒器、水箱消毒器、水箱自潔器是的方式之一。

臭氧的應用

1840年瑞士化學家 Schōnbein證實了臭氧的存在。1886年法國人Meritenus發現臭氧具有殺菌作用。1893年荷蘭首先將臭氧應用于水的消毒處理。1906年法國的 Nice城將臭氧用于大規模凈水廠的水處理，至今已有近百年歷史。臭氧氧化能力強，用于消毒殺菌殺傷力大，速度快；臭氧可氧化溶解性鐵、錳，形成高價沉淀物，使之易于去除；可將氰化物、酚等有毒有害物質氧化為無害物質；可氧化致嗅和致色物質，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量有機物，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，提高出水氰質；應用臭氧，不會在處理過程中產生有害的三致物質。目前，世界上有上千家水廠使用臭氧進行處理、消毒。在歐洲主要城市已把臭氧作為去除水中污染的一種主要手段用于飲用水的深度凈化。20世紀70年代初以來，許多國家還對臭氧應用于城市污水、工業廢水、循環冷卻水處理進行了研究并有很多成功的例子。70年代中期開始，我國也開始了利用臭氧氧化工藝處理受污染飲用水水源的試驗研究工作。現在國內已有數十家水廠應用于實際。

水箱自潔器臭氧的物理性質

O3是一種具有特殊的刺激性氣味的不穩定氣體，常溫下為淺藍色，液態呈深藍色。O3是常用氧化劑中氧化能力zui強的，在水中的氧化還原電位為2.07V，而lv（鑢）為1.36V，二氧化lv（鑢）為1.50V。另外，O3具有較強腐蝕性。O3在空氣中會慢慢自行分解為 O2，同時放出大量的熱量，當其濃度超過25%時，很容易爆炸。但一般臭氧化空氣中 O3的濃度不超過10%，不會發生爆炸。在標準壓力和溫度下，純臭氧的溶解度比氧大10倍，比空氣大25倍。0℃時，純臭氧在水中的溶解度可達1.371g/L。O3在水中不穩定，在含雜質的水溶液中迅速分解為 O2，并產生氧化能力*的單原子氧（O）和羥基（OH）等具有*滅菌作用的物質。其中羥基的氧化還原電位為2.80V。20℃時，O3在自來水中的半衰期約為20分鐘。

水箱消毒器臭氧的氧化消毒機理

O3溶于水后會發生兩種反應：一種是直接氧化，反應速度慢，選擇性高，易與*等芳香族化合物及乙醇、胺等反應。另一種是 O3分解產生羥基自由基從而引發的鏈反應，此反應還會產生十分活潑的、具有強氧化能力的單原子氧（O），可瞬時分解水中有機物質、細菌和微生物。

O3 → O2 +（O）

（O）+ H2O →2OH

羥基是強氧化劑、催化劑，引起的連鎖反應可使水中有機物充分降解。當溶液 pH值高于7時，O3自分解加劇，自由基型反應占主導地位，這種反應速度快，選擇性低。由上述機理可知，O3在水處理中能氧化水中的多數有機物使之降解，并能氧化酚、氨氮、鐵、錳等無機還原物質。此外，由于 O3具有很高的氧化還原電位，能破壞或分解細菌的細胞壁，容易通過微生物細胞膜迅速擴散到細胞內并氧化其中的酶等有機物；或破壞其細胞膜、組織結構的蛋白質、核糖核酸等從而導致細胞死亡。因此，O3能夠除藻殺菌，對病毒、芽孢等生命力較強的微生物也能起到很好的滅活作用。

水箱自潔器的臭氧的氧化消毒特性

（1） 臭氧O3作為的無二次污染的氧化劑，是常用氧化劑中氧化能力zui強的（O3>ClO2>Cl2>NH2Cl），其氧化能力是lv（鑢）的2倍，殺菌能力是lv（鑢）的數百倍，能夠氧化分解水中的有機物，氧化去除無機還原物質，能極迅速地殺滅水中的細菌、藻類、病原體等。

（2）臭氧消毒受 pH值、水溫及水中含氨量影響較小，但也有一定的選擇性，如綠霉菌、青霉菌等對 O3具有抗藥性，須較長時間才能殺死。O3用于飲用水消毒時，水的濁度、色度對消毒滅菌效果有影響，將有相當一部分臭氧被用于無機物和有機物的氧化分解上。

（3） O3去除微生物、水草、藻類等有機物產生的嗅、味，效果良好，脫色能力比 Cl2和ClO2更為有效和迅速。

（4） 投加 O3能改變小粒徑顆粒表面電荷的性質和大小，使帶電的小顆粒聚集；同時 O3氧化溶解性有機物的過程中，還存在“微絮凝作用”，對提高混凝效果有一定作用。

（5） 臭氧消毒效果好，劑量小，作用快，不產生三lv（鑢）甲烷等有害物質，同時還可使水具有較好的感官指標。O3對一些頑強病毒的滅活作用遠遠高于lv（鑢），但水中 O3分解速度快，無法維持管網中有一定量的剩余消毒劑水平，故通常在臭氧消毒后的水中投加少量的lv（鑢）系消毒劑。

（6） O3能將水中不易降解的大分子有機物氧化分解為小分子有機物，并向水中充氧使水中溶解氧增加，為后續處理（特別是生物處理）提供了更好的條件。但從經濟上考慮，O3投加量不可能太高，所以氧化并不*，如果后續工藝處理不當，也會產生三鹵甲烷等有害物質。

（7） 在水處理過程中，應盡量不要生成新的三鹵甲烷物質，因為三鹵甲烷一旦形成，O3也很難將其氧化去除。

水箱自潔消毒器臭氧的制備及經濟性分析

O3的方法有無聲放電法、放射法、紫外線法、電解法等。在實際凈水廠應用中都采用無聲放電法。使氧氣（O2 ）轉變 O3，首先需要有很大的能量將O—O 鍵裂解為氧原子。無聲放電就是利用高速電子來轟擊氧氣，使其分解成氧原子：

O2 ＝ 2O

離解后的氧原子有些合成臭氧：

3O ＝ O3

有些重新合成為氧氣，有些則和氧氣合成為 O3：

O + O2 ＝ O3

上述反應都是可逆的，生成的 O3也會分解成為氧原子活氧氣。所以，通過放電區域的氧氣中只有一部分能夠變成 O3，因此出來的O3通常指含一定濃度 O3的空氣，稱為臭氧化空氣，并非純臭氧氣。每1千克 O3理論上需要耗能0.836kW?h；而用空氣O3時，只有4～6%的電能作了有效功，實際每千克 O3耗電15～20kW?h。用純氧氣O3的電耗大約可降低一半左右。根據目前的技術水平，O3的原料分為空氣、純氧氣、液氧三種。采用液氧一般適用于中小規模（臭氧量<50kg/h）。采用變壓吸附法或負壓吸附法現場制取純氧，適用于臭氧量>50kg/h 的規模。利用干燥空氣制取 O3，獲得的臭氧濃度一般在1～3%；而利用純氧或液氧的臭氧濃度可達10%左右，而且空氣制取 O3的電耗約為另外兩種方法的2倍。據有關報道，利用干燥空氣、現場制純氧、購買液氧三種方法制取 O3，每千克 O3的成本分別約為16.0元、12.0元和17.3元?？梢姮F場制取純氧的辦法成本zui低。若按投加量5mg/L 計，每噸水采用O3的處理成本為0.06元。實際工程中，O3多不單獨使用，常與顆?；钚蕴柯撚脤︼嬘盟M行深度處理，即臭氧——活性炭水處理工藝，效果良好。對其成本進行分析，水廠規模在5～40萬噸/天時，因采用臭氧——活性炭工藝而增加的制水成本在0.10～0.15元/噸之間。根據我國各自來水廠的供水狀況，從提高水質和人們的生活水平考慮，這種工藝是*可以接叓的。

使用臭氧存在的問題

臭氧氧化能力很強，但也并非十全十美。應用 O3也存在著一些問題，O3化會帶來副產物。微污染水源中有機物種類繁多，O3 能與有機物反應生成一系列的中間產物。要對其全部進行檢測是非常困難的。因此，世界衛生組織（WHO）采用溴酸根和甲醛作為 O3副產物的指標。由于經濟方面等原因，O3投加量不可能大到將大分子有機物全部無機化；另外，即使過量投加 O3，也會有其他物質出現，也不可能使有機物全部礦化，因為 O3氧化大多數有機物產生的不*氧化產物可能阻礙O3的進一步分解，導致O3不可能將這些中間產物*氧化，如甘油、乙醇、乙酸等。同時，O3不能有效的去除氨氮，對水中有機lv（鑢）化物無氧化效果。O3處理時與有機物反應生成不飽和醛類、環氧化合物等有毒物質，對人體健康有不良影響。如果水中含有較多的溴離子，O3會將其氧化為次溴酸。次溴酸與鹵化消毒副產物的前體物反應，會產生溴仿和其它溴化消毒副產物。溴離子還能被進一步氧化為溴酸鹽離子，從而導致出水呈致突變陽性。臭氧化后水中可同化有機碳（AOC）上升，可能會造成水中細菌的再度繁殖。為了維持管網中有足量的剩余消毒劑，在臭氧處理后再加lv（鑢）或lv（鑢）胺處琂會分別生成三lv（鑢）硝基甲烷和lv（鑢）化氰，成為新的消毒副產物，其毒性現尚不清楚。對某些農薬，O3氧化后的產物可能更有害。

總體上說，雖然應用臭氧時有副產物生成，但一般情況下濃度不高，毒性問題也不嚴重。根據目前的研究，無論在副產物的生成量和毒性，還是在出水的致突變活性方面，O3都比 Cl2和ClO2理想。使用臭氧水箱自潔消毒器、水箱消毒器、水箱自潔器能把消毒副產物降到zui低水平。

結 論

1.ClO2和水箱自潔消毒器、水箱消毒器、水箱自潔器利用的臭氧都是的氧化消毒劑, 其氧化消毒能力受pH值及水中氨氮的影響均較小，消毒都不會產生三lv（鑢）甲烷，，是液lv（鑢）消毒的理想替代產品。

2. ClO2比 O3具有更高的穩定性，同時又比lv（鑢）具有更強的消毒能力；但氧化能力比 O3差。但用臭氧消毒時，為了維持管網中的持續消毒能力，需要采用lv（鑢）、lv（鑢）胺、二氧化lv（鑢）等作為輔助消毒劑。

3. 為避免生成三鹵甲烷難以去除，在原水腐殖質、藻類、酚含量高的水廠，建議使用 ClO2或O3進行預處理。

4. 水處理中采用 O3要比采用ClO2成本略高，但從水質來講，采用臭氧——活性炭工藝要比采用 ClO2好。如果使用臭氧水箱自潔消毒器、水箱消毒器、水箱自潔器成本*低于二氧化lv（鑢）消毒，同時安全性更有保障。