本文介绍臭氧在饮用水处理中的应用实验，比较不同剂量下对浊度、细菌总数、异味与色度的去除效果，并提供工艺优化建议。

一、臭氧在饮用水处理中的优势

臭氧（O₃）作为一种强氧化剂，在饮用水净化领域具有独特的优势。与传统氯消毒不同，臭氧具有更高的氧化电位（2.07 V），能够快速破坏有机物分子结构、分解色度物质，并有效杀灭细菌、病毒及原生动物孢囊。此外，臭氧分解后生成氧气，不会产生持久性二次污染。

在全球范围内，臭氧处理技术已广泛用于自来水厂的深度净化环节，用于改善水的感官质量、去除异味、氧化铁锰离子，以及作为活性炭滤池的前处理氧化步骤。臭氧不仅能有效去除微生物，还能降解藻类代谢物、农药残留及消毒副产物前体物，具有高效、安全和绿色的特性。

二、实验装置与原水参数

1. 实验装置构成

实验系统主要由以下部分组成：

•臭氧发生器：采用高浓度电晕放电式臭氧发生器（3S-T10输出浓度 10–120 mg/L），氧气为气源。

•臭氧接触反应器：采用透明石英反应柱（有效容积 2 L），底部通入臭氧气体，利用微孔扩散器实现均匀混合。

•尾气处理装置：配置F800臭氧尾气破坏器以分解未反应臭氧，确保安全。

•检测系统：包括3S-J5000臭氧浓度检测仪（紫外法）、浊度计、色度计、溶解氧仪、细菌总数平皿培养装置。

2. 原水参数

实验用水选自城市自来水厂的初级沉淀出水，其基本参数如下：

三、臭氧投加量与接触时间设置

为考察臭氧剂量及反应时间对水质改善的影响，本实验设计了以下参数梯度：

在每组实验中，维持气水比为1:3，温度为20 ± 1 ℃。

反应结束后，取样进行浊度、色度、异味感官评价及细菌总数测定，同时监测臭氧残留浓度以确定利用率。

四、实验结果与水质改善

臭氧氧化后，水样的主要变化如下：

•浊度明显降低：臭氧能快速氧化水中胶体与有机悬浮颗粒，使其电荷中和、凝聚并沉降。

•色度与异味去除显著：臭氧能分解腐殖酸、藻类代谢物、酚类化合物等有色及有味物质。

•细菌总数大幅下降：臭氧在几分钟内即可完全破坏细胞膜结构与酶系统。

•溶解氧上升：臭氧分解为氧气，提高了水体含氧量，利于后续生物处理。

实验数据表明，随着臭氧浓度与接触时间的增加，水质指标呈现非线性改善趋势，但在高剂量下去除率趋于稳定。

五、浊度下降曲线

浊度变化曲线如下所示：

当臭氧浓度达到2.5 mg/L以上时，浊度去除率超过70%，继续增加剂量提升效果有限，说明氧化—凝聚机制已趋于饱和。

六、微生物总数变化

细菌总数变化如下：

臭氧浓度与杀菌效率呈显著正相关，尤其在5 mg/L下几乎可实现完全灭活。相比氯气，臭氧反应速度更快，且对细菌芽孢和病毒同样具有良好去除效果。

七、工艺优化与应用前景

结合实验结果，饮用水臭氧净化工艺可优化为以下流程：

（1）预臭氧化

投加1–2 mg/L臭氧，接触3–5 min，去除异味与可氧化有机物，为后续过滤创造条件。

（2）主臭氧化

投加3–5 mg/L臭氧，接触10–15 min，确保细菌、病毒彻底灭活并显著降低COD与色度。

（3）后处理

利用活性炭或生物滤池吸附残留有机物与臭氧副产物（如溴酸盐），保证出水安全。

（4）自动控制建议

通过在线臭氧浓度检测与PID控制系统，保持臭氧剂量稳定。气源可采用高纯氧气或氧浓缩机，以提高臭氧产率与利用率。

（5）应用前景

臭氧净化技术适用于自来水厂、瓶装水生产、农村集中供水等领域，尤其在应对地表水污染、改善口感与消毒副产物控制方面具有显著优势。未来可结合紫外/臭氧、臭氧/活性炭等多级耦合工艺，实现更高效、低能耗、无残留的饮用水净化体系。