1、臭氧氧化機理及作用

1.1 臭氧氧化機理

臭氧具有極強的氧化特性（常用氧化劑氧化才能排序: F2＞O3＞H2O2＞ClO2＞HClO＞OCl－＞NHCl2＞NH2Cl）。其氧化有機物途徑包括：

1）臭氧分子直接氧化。臭氧分子直接與有機物（主要是不飽和脂肪烴和芳香烴類）接觸發作環加成反響、親電反響或親核反響，從而將有機物分子氧化合成，但此過程反響速度較慢，且具有選擇性；

2）羥基自在基間接氧化。在堿性條件下，溶解于水中的臭氧被某些物質（如催化劑）誘發、合成產生氧化性更強的羥基自在基（·OH），間接氧化水體中的有機物，反響速度快，并無選擇性。

1.2 降低有機物殘留

臭氧對出水中殘留有機物具有較好的去除效果，如表1所示。

表1  臭氧關于各類污染物的去除效果

1.3 提升COD可生化性

由于臭氧直接氧化有機物時具有選擇特性，即存在先易后難的次第（鏈烯烴＞胺＞酚＞多環芳香烴＞醇＞醛＞鏈烷烴）且普通是先將含有不飽和鍵、苯環等大分子有機物氧化為醇、醛等小分子有機物（易生物降解），因而表現為可提升COD可生化性。

如表1中所示，臭氧投加量為6 mg/L時便可以使得出水BOD5/COD比值提升近3倍；當臭氧投加量為10 mg/L時，溶解性小分子有機物（分子質量≤1 ku）散布可由初始的52.9%上升至72.6%；同時，殘留有機物中芳香族類物質含量隨之降低，脂肪類飽和有機物、含氧官能團（羰基、羧基）含量會有所升高。

1.4 中間產物滯留

但是，大多數狀況下，臭氧會發作不徹底氧化——復雜大分子有機物經氧化轉變為醛類、酮類、羧酸類等小分子中間產物；這些中間產物的潛在毒性（如基因誘變、遺傳物質表達、物質新陳代謝毀壞等）相關于其母體物可能更強，會嚴重影響水體微生物、動物、植物乃至整個生態系統穩定性。

2、臭氧氧化有機物環境效果

2.1 改善出水水質

除氧化降解作用外，臭氧還能夠起到脫色與殺菌消毒作用。研討顯現，隨臭氧投加量的增加，水體色度會不時降落。臭氧亦可殺滅細菌和病毒，向二級出水通入一定量臭氧，反響10 min后總大腸菌群會被完整去除。

2.2 生成氧化副產物

臭氧氧化過程還會構成不同的有毒致癌氧化副產物：

1）溴酸鹽。臭氧易與水中溴化物（來源于工業廢水、農田以及城市地表徑流等）反響生成溴酸鹽，其進入水體后不只難以被降解，而且在給水工藝中也難將其去除，最后進入飲用水構成安康風險；

2）N－亞硝基二甲胺（NDMA）。工業污水處理廠二級出水中殘留的亞硝胺類物質的前體物會在臭氧的作用下經過一系列的反響生成NDMA。

關于臭氧氧化反響前、后母體產物與中間產物，以及氧化副產物毒性變化目前并無明白定論。不同研討者經過樹立不同毒性評價模型，綜合剖析削減污染物的才能及其毒性變化規律。

2.3 臭氧殘留逸出

常溫、常壓狀態下，臭氧在水體中的溶解度為3～7 mg/L。過量投加到水體的臭氧分子（濃度≥5 mg/L）可能逸散到空氣中，對四周環境形成毀壞。依據臭氧對人體安康的影響，我國規則空氣中臭氧濃度上限值：一級為0.12 μg/L，二級為0.16 μg/L，三級為0.2 μg/L；當臭氧監測值超越0.16 μg/L時，人體就會覺得到明顯不適。另外，臭氧逸出也會形成損傷農林、有機資料老化、染料褪色等負面影響。為此，臭氧處置工藝普通需求設置尾氣處置安裝。但即使如此，還是存在殘留臭氧逸出的風險。

可見，應用臭氧工藝深度降解COD以期減少對受納水體耗氧的影響存在上述疑問。實踐上，臭氧很容易將出水中難以生物降解的惰性有機物降解并提升出水中COD可生化性，進而耗費受納水體DO，造成水體缺氧而發黑、發臭。同時，臭氧氧化滯留的中間產物、副產物等還會進一步增加出水潛在毒性要挾。固然臭氧氧化與后續活性炭、砂濾等工藝分離可局部截留臭氧氧化中間產物及副產物，但這勢必會形成整個處置流程不時延長，造成污水處置本錢急劇攀升。

臭氧對出水中新興微量有機污染物（PPCPs、EDCs等）具有一定水平的去除作用，并能緩解其對生態環境的危害，但其帶來的高運轉本錢以及其他負面環境影響不可小覷。單從出水殘留有機物（EfOM）對水體耗氧角度，臭氧氧化似乎是出力不討好，將難降解有機物轉化為易降解有機物，反而加劇受納水體耗氧水平，特別是構成的中間產物以及氧化副產物還具有毒性，會加大次生生態與安康風險。