隨著水源污染的加劇和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，針對(duì)常規(guī)處理工藝的不足，各種飲用水預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，預(yù)臭氧化技術(shù)正逐漸引起人們的關(guān)注。臭氧的氧化能力極強(qiáng)，氧化還原電位為2 .07 V，在堿性溶液中僅次于氟。1886年法國最早進(jìn)行臭氧技術(shù)研究，20世紀(jì)60年代末臭氧開始用于原水預(yù)氧化，主要用途為改善感官指標(biāo)、助凝、初步去除或轉(zhuǎn)化污染物等。原水水質(zhì)差異和臭氧化特性使得當(dāng)前對(duì)預(yù)臭氧化的利弊說法不一，并且臭氧應(yīng)用成本較高、國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)不多，為更好地應(yīng)用該技術(shù)，本文著重論述其應(yīng)用的幾個(gè)熱點(diǎn)問題，以期為已采用和考慮采用該技術(shù)的水廠提供參考。

1　改善感官指標(biāo)

　　大量研究和應(yīng)用實(shí)踐證實(shí)預(yù)臭氧化可明顯對(duì)原水脫色除臭，改善水的感官指標(biāo)。

　　水的色度主要由溶解性有機(jī)物、懸浮膠體、鐵錳和顆粒物引起，其中光吸收和散射引起的表色較易去除，溶解性有機(jī)物引起的真色較難去除。致色有機(jī)物的特征結(jié)構(gòu)是帶雙鍵和芳香環(huán)，代表物是腐殖酸和富里酸。臭氧通過與不飽和官能團(tuán)反應(yīng)、破壞碳碳雙鍵而去除真色，去除程度取決于臭氧發(fā)生器臭氧投加量和接觸條件；同時(shí)臭氧可氧化鐵、錳等無機(jī)呈色離子為難溶物；臭氧的微絮凝效應(yīng)還有助于有機(jī)膠體和顆粒物的混凝，并通過顆粒過濾去除致色物。根據(jù)CDM 公司的中試結(jié)果，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0 .5～1.0 mgO3/L進(jìn)行預(yù)臭氧化和1.5 mgO3/L進(jìn)行主臭氧化后，濾后水基本無色。

　　水的嗅味主要由腐殖質(zhì)等有機(jī)物、藻類、放線菌和真菌以及過量投氯引起，現(xiàn)已查明主要致臭物有土臭素、2-甲基異冰片、2，4，6-三氯回香醚等。雖然水中異臭物質(zhì)的閾值僅為0.005～0.01 μg/L；但臭氧去除嗅味的效率非常高，一般1～3 mg/L的投加量即可達(dá)到規(guī)定閾值。美國洛杉磯水廠10年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證實(shí)了預(yù)臭氧化控制飲用水異臭的有效性［1］。臭氧化主要靠羥基自由基去除異臭物質(zhì)，催化產(chǎn)生更多的自由基將加強(qiáng)臭氧的除臭功能，目前主要有提高水的pH值和采用高級(jí)氧化技術(shù)等方法。Toshio Kawanishi等在原水土臭素、2-甲基異冰片濃度分別為0.8 μg/L，1.0 μg/L時(shí)，采用0.5 mgO3/L，2.0 mgH2O2/L預(yù)氧化對(duì)兩種致臭物的去除率比采用2.0 mgO3/L預(yù)氧化的值依次高40%，25%［2 ］。

2　控制氯化消毒副產(chǎn)物

　　有代表性的有害氯化消毒副產(chǎn)物(DBPs)主要為三鹵甲院(THMs)和鹵乙酸(HAAs)等，世界各國均制定了嚴(yán)格的DBPs標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)臭氧化通過兩個(gè)途徑控制DBPs：一是直接去除DBPs的前驅(qū)物質(zhì)；二是轉(zhuǎn)化前驅(qū)物質(zhì)，從而利于后續(xù)工藝的的協(xié)同去除，后者在低臭氧投加量(0.5 mg O3/mg TOC左右)下起重要作用。

　　預(yù)臭氧化去除DBPs前驅(qū)物質(zhì)的效果取決于原水水質(zhì)及預(yù)臭氧化條件，主要是TOC及Br含量、有機(jī)物性質(zhì)、臭氧投加量及時(shí)間、水溫、pH等。雖然目前對(duì)預(yù)臭氧化控制DBPs的效果說法不一，但以降低DBPs前驅(qū)物質(zhì)含量的居多。Richard等的研究結(jié)果表明［3］，采用 0.7 mgO3/mgTOC的臭氧投加量氧化既定的原水，可將總THMs，HAAs，TOX的前驅(qū)物質(zhì)分別去除20%～30%，繼續(xù)增加臭氧投加量收效不明顯；對(duì)含溴原水預(yù)臭氧化后，含溴的DBPs量明顯上升，提高臭氧投加量雖然會(huì)降低溴代物，但卻生成有害的溴酸鹽。深圳水司的中試結(jié)果表明，采用預(yù)臭氧化工藝的出廠水有機(jī)氯、氯仿量分別比預(yù)氯化工藝低61.4%，30.6%。原水有機(jī)物組分對(duì)預(yù)臭氧化去除DBPs前驅(qū)物質(zhì)的效果影響很大［4］，對(duì)于THM前驅(qū)物質(zhì)以檸檬酸為代表的原水就不宜進(jìn)行預(yù)臭氧化處理，因?yàn)闄幟仕峒捌涑粞趸a(chǎn)物(OBPs)3-氧代戊二酸的氯仿生成勢(shì)分別為93.8 μg碳/mL和1740μg碳/mL，必要時(shí)可增大臭氧投量、延長接觸時(shí)間。在較低投加量(0.5 mgO3/mg TOC)下進(jìn)行預(yù)臭氧化會(huì)產(chǎn)生較多的OBPs，液氯(或氯胺)消毒將會(huì)產(chǎn)生新的DBPs，如水合氯醛(Chloral hydrate)、氯腈(Cyanogen chloride )、三氯硝基甲烷(Chloropicrin)等，這又給后續(xù)消毒提出了新問題。

　　預(yù)臭氧化對(duì)水致突變性的影響也因水質(zhì)和臭氧化條件不同而異。深圳水司的中試Ames試驗(yàn)結(jié)果顯示，在樣品濃度2 L/皿、原水TA98-S9的MR值為1.95時(shí)，采用1.6 mgO3/L進(jìn)行預(yù)氧化的出廠水TA98*.S9的MR值為2.07，而在原水TA98-S9的MR值為1.73時(shí)，采用3.0 mg Cl2/L進(jìn)行預(yù)氧化的出廠水TA98-S9的MR值為4.61。Katsukhiko等的研究結(jié)果還表明［5］，預(yù)臭氧化對(duì)水的致突變性還取決于致突變物的類型，臭氧化能去除1-硝基芘等物質(zhì)的強(qiáng)致突變性，也可將無致突變性的腐殖酸轉(zhuǎn)化成弱致突變物。預(yù)臭氧化對(duì)水致突變性影響機(jī)理研究仍需深入。

3　控制藻類

　　藻類問題普遍存在于世界各國的水處理實(shí)踐中。藻類含量高時(shí)會(huì)影響混凝和沉淀，增加混凝劑量；堵塞濾池，縮短濾池過濾周期；致臭并產(chǎn)生藻毒素，和氯作用形成氯化消毒副產(chǎn)物，降低飲用水安全性。預(yù)臭氧化作用之一是溶裂藻細(xì)胞，二是殺藻，使死亡的藻類易于被后續(xù)工藝去除。臭氧投加量直接影響藻細(xì)胞的溶裂程度。James Ashish Paralkar等對(duì)小球藻的研究結(jié)果表明［6］，投加3 mg O3/L才開始溶裂藻細(xì)胞，投加8 mgO3/L才明顯溶裂藻細(xì)胞。增大臭氧的投加量可改善除藻效果，南非Wiggins水廠以高藻水庫水為原水，在原水微藍(lán)藻含量為38.9萬個(gè)/L的情況下，投加3.2 mgO3/L，5.0 mgO3/L，7.6 mgO3/L預(yù)氧化時(shí)的除藻率分別為39%，58%，90%［7］。深圳水司的研究結(jié)果表明，在原水含藻量160萬個(gè)/L時(shí)，投加1.5 mgO3/L預(yù)氧化可使除藻率達(dá)到42%，并且臭氧*.過氧化氫朕用可使?jié)岫群驮孱惖娜コЧ教岣?。預(yù)臭氧化可作為除藻的一種預(yù)處理方法，它和常規(guī)處理及其它技術(shù)配合使用是處理富營養(yǎng)化水源水藻類問題的有效途徑之一。

　　藻毒素正成為藻類污染問題的另一重點(diǎn)，在一定條件下臭氧化可有效去除某些藻毒素，具體去除率主要取決于臭氧投加量，其次取決于原水水質(zhì)(藻毒素類型、有機(jī)物性質(zhì)及濃度、堿度等)。J.Rositano等報(bào)道［8］，在藻毒素含量同為20 μg/L時(shí)，只要保證接觸5 mi n后水中存在殘余臭氧，即可將LR，LA型藻毒素100%去除；而念珠藻毒素-a的全部去除須保證5 min后水中殘余臭氧0.06 mg/L。雖然國外已就臭氧化去除藻毒素進(jìn)行了一定研究，但去除藻毒素的機(jī)理尚不明了［8］，關(guān)于臭氧投加量的系統(tǒng)研究也較為缺乏。