臭氧技术：大城市污水厂深度处理的发展趋势

　　2002年11月，某些国家和地区爆发了非典型性肺炎，这一疫情的元凶——冠状病毒的广泛传播和顽强存活的能力，使人们意识到消毒的重要性，尤其是污水处理厂的尾水消毒，成为防止疫情扩散的重要防线。

　　2003年5月，国家环境保护总局要求“城镇污水处理厂出水应结合实际采取加氯或紫外线、臭氧等消毒灭菌处理，出水水质粪大肠菌群数小于10000个/L。”为了保护人类的生命健康，保护好水环境，世界许多国家和地区（北美、欧盟、日本韩国、台湾等）都要求城市污水在排放前进行消毒处理。我国国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于2002年12月颁布的《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中首次将微生物指标列为基本控制指标，要求城市污水必须进行消毒处理，从而使污水处理标准的病理指标与国际接轨。

　　不仅如此，目前水危机困扰着国内大多数城市，各城市也都在积极发展再生水，以缓解水资源短缺的问题。近些年，很多城市新建或改造污水厂、再生水厂，使出水用于绿地和植被的灌溉、蓄水、市政用水冲厕水、工业回用和补给地下水和水库等。臭氧技术成了许多再生水厂的选择之一。

　　污水消毒方法大体可以分为物理和化学方法两类。物理方法主要有紫外线消毒；化学方法主要有加氯、二氧化氯、臭氧等，详见下表。

表1 不同消毒方式的比较

 

消毒方法	特点	局限性
液氯	成本低，应用方便；操作简单，投量准确	DBP产生量高，杀菌效率受污水中有机物的影响，腐蚀性强，受pH影响较大
二氧化氯	高杀菌效率，pH适用范围较广，产生DBP的可能性较低；腐蚀性较液氯和臭氧低，处理费用约为每吨水0.03元	需现场制备，有爆炸危险，水中含碘离子时，产生的碘酸盐态DBP比液氯高；产生亚氯酸盐和氯酸盐；对某些病毒无作用；可用于中小水量规模的污水处理。
紫外消毒	无有害的残余物质；无臭味；操作简单，易实现自动化；运行管理和维修费用低，处理费用约每吨水0.016元	电耗大；紫外灯管与石英套管需定期更换；对处理水的水质要求较高；无持续杀菌作用
臭氧	高广谱抗菌性，对细菌、病毒和芽孢均有杀灭作用；接触时间短，DBP产生量少，运行费用约为每吨水0.1元	现场制备，吸入时有毒，高腐蚀性；初期投资成本较高，应用于出水要求较高的场合，在线调节发生量难以实现

由于臭氧比氯有较高的氧化电位，因此它比氯消毒具有更强的杀菌作用。对细菌的作用也比氯快，消耗量明显较小，且在很大程度上不受pH的影响。有关资料报道，在0.45mg/L臭氧作用下，经过2min，脊髓灰质炎病毒即死亡；如用氯消毒，则剂量为2mg/L时需经过3h。当1mL水中含有274-325个大肠菌，在臭氧剂量为1mg/L时可降低在肠菌数86%；剂量为2mg/L时，水几乎可以完全被消毒。

利用臭氧对城市市政污水进行深度处理，具有显著的杀菌和脱色效果，对COD也有一定的去除率，对提高污水处理厂出水及回用水水质效果明显。但是目前，臭氧用于污水和再生水消毒还存在一些问题：臭氧制备成本较高、能耗较大；消毒效果受水质影响较大；对于臭氧消毒副产物的研究较少，其消毒副产物的种类及生态毒性仍不清楚，增加了使用风险。近年臭氧消毒在国内大中城市开始应用，如北京卢沟桥再生水厂、北小河污水处理厂、无锡城北污水处理厂、淮安第二污水处理厂等均采用臭氧工艺以满足污水回用标准。