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引言
水资源短缺是制约我国社会与经济可持续发展的重要因素之一，因此寻找到可利用水源迫在眉睫。近年来，污水回用的实例越来越多，如绿地和植被的灌溉、蓄水、市政用水,工业回用和补给地下水和水库等.城市污水是一种水量稳定、水质变化幅度小、可稳定供应的非常规水源。城市污水再生利用可减轻水体污染，同时提高水资源综合利用率，是解决水资源短缺的有效途径。但城市污水水质复杂，特别是存在种类繁多、对人体健康危害很大的病原微生物。因此，消毒是城市污水再生利用的关键。臭氧消毒具有为无色、有轻微气味的气体，是一种强氧化刺，有广谱、高效、清洁等优势，同时能有效去除色度、嗅味，降解部分溶解性有机物，被称为“绿色消毒剂”。因此，在再生水消毒领域有着广阔的应用前景。
1臭氧消毒的机理
一般认为，臭氧在水中灭菌有两种方式：一种是臭氧直接作用于细菌的细胞壁，将其破坏并导致细胞的死亡；另一种是臭氧在水中分解时释放出自由基态氧忉。自由基态氧具有强氧化能力，可以穿透细胞壁，氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶，也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等人分子聚合物，使细菌的物质代谢和繁殖过程遭到破坏：还可以渗透细胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，促进细胞的溶解死亡，并且将死亡荫体内的遗传基因、寄生菌种、寄牛病毒粒子、噬菌体、支原体及热原等溶解变性灭亡。
2臭氧消毒的特点
臭氧火菌属溶茵级，杀菌彻底，无残留，杀菌广谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素，且反应快、投量少；臭氧消毒的适应能力强，在pH为5．6～9．8、水温O～37℃的范围内消毒性能受影响很小；无二次污染；与氯消毒剂联用可人幅减少氯的使用量。臭氧消毒后补加少量氯消毒剂，可大幅减少THMs的产生；臭氧消毒后增加污水的絮凝沉降性能。
2.1广谱性
臭氧可灭活多种微生物。当臭氧浓度较高时，臭氧可灭活芽孢、病毒、真菌、原虫胞囊等其他消毒剂难以灭活的微生物。
2.2高效性
臭氧具有强氧化性，且臭氧存在水溶液中易生成二级氧化产物羟基自由基，其氧化性比分子态的臭氧强，从而加强了臭氧水溶液的氧化能力。
2.3快速性
相比于氯消毒和紫外消毒，臭氧可以在很短的接触时间取得相同的消毒效果。
2.4多功能性
臭氧不仅对病原微生物有高效的灭活效果，同时臭氧有助于微絮凝过程、去除铁离子和锰离子、降解微污染物质、去除色度浊度及臭味。
2.5清洁性
氯消毒过程中会生成对人体有害的二次副产物，而臭氧消毒过程不生成此类二次副产物。出水中的残余臭氧通过自分解生成氧气，可提高受纳水体的溶解氧。
3再生水臭氧消毒的影响因素
3.1水质的影响
3.1.1主要是水中含COD、N02、悬浮固体、色度等，这些物质会消耗水中的臭氧。pH值一般情况下，臭氧在酸性溶液里的衰减慢于碱性溶液中的衰减。当水中pH较高时，分子自分解的速率加快，生成更多地羟基自由基，从而影响臭氧的消毒效果。Makky对去离子水中枯草芽孢杆菌的臭氧消毒试验结果显示，当pH由5升高至9时，停滞期后的灭活速率k提高了100%，停滞期的长短没有明显变化。但Driedger对天然水中枯草芽孢杆菌的臭氧消毒研究表明，当pH为6～8时，对停滞期以及停滞期后的灭活速率不存在显著地影响。在臭氧消毒之前对原水进行预处理，尽量彻底的去除有机物是十分必要的。
3.1.2无机离子
NO2--N、Fe2-、Mn2-、Br-等还原态的离子会与微生物竞争消耗臭氧，其中Br-的存在可能形成有机溴化物和溴酸根等消毒副产物。氨与臭氧的反应相当缓慢,然而在Br-存在的条件下,氨能掩蔽臭氧化过程中形成的次溴酸根离子，从而延缓了溴酸根、溴仿和有机溴化物的形成。冉治霖等对贾第鞭毛虫的臭氧灭活试验显示，当pH为7.2，温度22℃，CT值为9分•毫克/升时，投加20毫克/升NO3-,灭活率由99.1%升至99.3%；投加5毫摩尔/升HCO3-,灭活率由99.1%降至91.7%；投加3毫摩尔/升SO42-,灭活率由99.1%降至94.2%；投加Ca2+、毫克2+，灭活率由99.1%分别升至99.5%。结果表明，NO3-、Ca2+、毫克2+对臭氧消毒效果影响不大，HCO3-对自由基有抑制作用，增加了有机物对臭氧分子的消耗，从而削弱了臭氧分子对微生物的灭活效果。
3.1.3有机化合物
再生水中反应活性较大的还原性物质会迅速与臭氧反应，将大分子物质转化为小分子物质，与病原微生物竞争消耗臭氧，从而影响微生物的灭活效果。Sonia等对污水臭氧消毒厂的进出水水质分析发现，伴随着粪大肠菌群的高效灭活，臭氧对COD、BOD5、SS的去除率最高可分别达到88%、68%、75%。李夏青等对某再生水水厂的臭氧氧化研究结果显示，当进水色度为50倍，臭氧投加量不超过5.7毫克/升，色度、UV254的去除率分别可达35%、10%。这些表征有机物含量的水质指标的去除都表明再生水的消毒过程中必然伴随着有机物对臭氧的消耗，继而影响臭氧的消毒效果。许多研究表明，随着有机物含量的增加，臭氧对微生物的灭活率降低。
3.2臭氧消耗量
再生水中存在多种消耗臭氧的污染物，导致用于灭活病原微生物的有效臭氧浓度降低。针对不同水质，臭氧消耗量不同。一般而言，臭氧消耗量越大、接触时间越长，出水水质越好。但臭氧过量时，不仅降低其经济性，且剩余臭氧易与再生水中的溴离子、有机物等污染物发生反应，生成溴酸盐等具有生物毒性的消毒副产物。因此需根据实际需要和水质情况确定臭氧消耗量，并经常调整和校正，保证在杀灭水中病原微生物的前提下尽量降低臭氧消耗量。
3.3臭氧浓度
虽然投加的初始臭氧浓度不同，但在CT值相同的情况下，低浓度和高浓度臭氧具有相同或者近似的消毒效率，说明病原微生物的灭活受臭氧浓度影响较小，仅与CT值相关。消毒过程的CT值相同，消毒效果也就相同,且臭氧浓度越高，衰减越快。
3.4臭氧接触方式的影响
臭氧在水中分解迅速，根据气液传质原理，增加臭氧的传质效率可提高臭氧的利用率，因此选用不同的投加方式，臭氧的利用率不同。常用的臭氧投加方式有鼓泡法、射流法、涡轮混合法、尼可尼混合法等。
结语
臭氧能杀灭一般消毒剂不能杀灭的细菌病毒，能有效脱色除嗅，且具有高效、快速、清洁等优点。因此，臭氧在再生水回用领域有着广阔的应用前景。但目前再生水臭氧消毒工艺的应用中还存在许多问题有待解决，臭氧作为一种高效的杀菌剂在多个领域有广阔的应用前景，已有多家国内外公司正积极开拓臭氧的应用市场。目前，臭氧用于污水和再生水消毒还存在一些问题：臭氧的制备成本较高、能耗较大、且缺乏有效的持续杀菌能力。随着污水深度处理技术和污水回用的普及，臭氧消毒的研究和应用将会越来越多，臭氧与其它消毒方法的复合消毒将是今后发展的趋势。
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