1、臭氧氧化机理及作用

1.1 臭氧氧化机理

臭氧具有极强的氧化特性（常用氧化剂氧化才能排序: F2＞O3＞H2O2＞ClO2＞HClO＞OCl－＞NHCl2＞NH2Cl）。其氧化有机物途径包括：

1）臭氧分子直接氧化。臭氧分子直接与有机物（主要是不饱和脂肪烃和芳香烃类）接触发作环加成反响、亲电反响或亲核反响，从而将有机物分子氧化合成，但此过程反响速度较慢，且具有选择性；

2）羟基自在基间接氧化。在碱性条件下，溶解于水中的臭氧被某些物质（如催化剂）诱发、合成产生氧化性更强的羟基自在基（·OH），间接氧化水体中的有机物，反响速度快，并无选择性。

1.2 降低有机物残留

臭氧对出水中残留有机物具有较好的去除效果，如表1所示。

表1  臭氧关于各类污染物的去除效果

1.3 提升COD可生化性

由于臭氧直接氧化有机物时具有选择特性，即存在先易后难的次第（链烯烃＞胺＞酚＞多环芳香烃＞醇＞醛＞链烷烃）且普通是先将含有不饱和键、苯环等大分子有机物氧化为醇、醛等小分子有机物（易生物降解），因而表现为可提升COD可生化性。

如表1中所示，臭氧投加量为6 mg/L时便可以使得出水BOD5/COD比值提升近3倍；当臭氧投加量为10 mg/L时，溶解性小分子有机物（分子质量≤1 ku）散布可由初始的52.9%上升至72.6%；同时，残留有机物中芳香族类物质含量随之降低，脂肪类饱和有机物、含氧官能团（羰基、羧基）含量会有所升高。

1.4 中间产物滞留

但是，大多数状况下，臭氧会发作不彻底氧化——复杂大分子有机物经氧化转变为醛类、酮类、羧酸类等小分子中间产物；这些中间产物的潜在毒性（如基因诱变、遗传物质表达、物质新陈代谢毁坏等）相关于其母体物可能更强，会严重影响水体微生物、动物、植物乃至整个生态系统稳定性。

2、臭氧氧化有机物环境效果

2.1 改善出水水质

除氧化降解作用外，臭氧还能够起到脱色与杀菌消毒作用。研讨显现，随臭氧投加量的增加，水体色度会不时降落。臭氧亦可杀灭细菌和病毒，向二级出水通入一定量臭氧，反响10 min后总大肠菌群会被完整去除。

2.2 生成氧化副产物

臭氧氧化过程还会构成不同的有毒致癌氧化副产物：

1）溴酸盐。臭氧易与水中溴化物（来源于工业废水、农田以及城市地表径流等）反响生成溴酸盐，其进入水体后不只难以被降解，而且在给水工艺中也难将其去除，最后进入饮用水构成安康风险；

2）N－亚硝基二甲胺（NDMA）。工业污水处理厂二级出水中残留的亚硝胺类物质的前体物会在臭氧的作用下经过一系列的反响生成NDMA。

关于臭氧氧化反响前、后母体产物与中间产物，以及氧化副产物毒性变化目前并无明白定论。不同研讨者经过树立不同毒性评价模型，综合剖析削减污染物的才能及其毒性变化规律。

2.3 臭氧残留逸出

常温、常压状态下，臭氧在水体中的溶解度为3～7 mg/L。过量投加到水体的臭氧分子（浓度≥5 mg/L）可能逸散到空气中，对四周环境形成毁坏。依据臭氧对人体安康的影响，我国规则空气中臭氧浓度上限值：一级为0.12 μg/L，二级为0.16 μg/L，三级为0.2 μg/L；当臭氧监测值超越0.16 μg/L时，人体就会觉得到明显不适。另外，臭氧逸出也会形成损伤农林、有机资料老化、染料褪色等负面影响。为此，臭氧处置工艺普通需求设置尾气处置安装。但即使如此，还是存在残留臭氧逸出的风险。

可见，应用臭氧工艺深度降解COD以期减少对受纳水体耗氧的影响存在上述疑问。实践上，臭氧很容易将出水中难以生物降解的惰性有机物降解并提升出水中COD可生化性，进而耗费受纳水体DO，造成水体缺氧而发黑、发臭。同时，臭氧氧化滞留的中间产物、副产物等还会进一步增加出水潜在毒性要挟。固然臭氧氧化与后续活性炭、砂滤等工艺分离可局部截留臭氧氧化中间产物及副产物，但这势必会形成整个处置流程不时延长，造成污水处置本钱急剧攀升。

臭氧对出水中新兴微量有机污染物（PPCPs、EDCs等）具有一定水平的去除作用，并能缓解其对生态环境的危害，但其带来的高运转本钱以及其他负面环境影响不可小觑。单从出水残留有机物（EfOM）对水体耗氧角度，臭氧氧化似乎是出力不讨好，将难降解有机物转化为易降解有机物，反而加剧受纳水体耗氧水平，特别是构成的中间产物以及氧化副产物还具有毒性，会加大次生生态与安康风险。