飲用水臭氧處理效果與臭氧溶解度的關系

溫度(攝氏度)	0	11.8	15	19	27	40	55	60
溶解度(L氣/L水)	0.64	0.5	0.456	0.381	0.27	0.112	0.031	0

        這組數據大致里線性，而且表明臭氧在水中的溶解度大約是氧的10～15倍。
        威諾薩(venosa)與奧帕特金(Opatken)指出，決定臭氧(或任何氣體)在某液體中的溶解度的基本關系式是亨利定律。即在一定溫度下，任何氣體溶解于已知體積的液體中的重量，將與該氣體作用在液體上的分壓成正比。
        而且此定律可推導出結論：在標準溫度與壓力下，臭氧是氧溶解度的13倍。
        從亨利定律可以得出結論：要提高臭氧在水中的溶解度，必須提高臭氧氣在整個氣源中分壓，即提高臭氧源的濃度，如果臭氧源的濃度不夠，處理時間再長，水中臭氧濃度也提不高(因已達到濃度平衡)。
        從以上論述，可以得到結論：
        1. 為保證殺菌效果，必須保證水中臭氧的一定濃度與處理時間。
        2. 為保證水中臭氧的一定濃度就需保證：
        a. 臭氧源的濃度；
        b. 一定的氣溫；
        c. 水溫不能過高；
        d. 投入水中臭氧氣的比表面積盡量大，使臭氧與水的接觸機會更多。
        根據國內外應用經驗一般水質的飲用水消毒處理參數推薦為：水溶臭氧濃度0.4mg/L，接觸時間為4分鐘，即CT值為1.6。臭氧投加量1～2mg/L，水溫在25攝氏度以下。前蘇聯標準規定飲用水中臭氧濃度不低于0.3mg/L。我國瓶裝水行業推薦灌裝時瓶內水臭氧濃度0.3mg/L。

        三、目前常用的三種接觸裝置與其效果
        前節已提到接觸裝置的根本目的是保證臭氧在水中有盡量大的溶解度，為此，就需使臭氧氣與水的接觸面盡量大，有足夠的接觸時間，因而對接觸裝置的基本要求是：
        1. 能保證優化的臭氧吸收效果。
        2. 接觸裝置工作時，工藝參數控制容易，工作穩定，安全性好。
        3. 能耗(攪拌或輸送水、氣所需動力)低。
        4. 小的體積下有大的生產能力。
        5. 結構簡單，用料便宜，制造與維修成本低。
        一般常用的接觸裝置有三種：鼓泡塔或池：水射器(文丘里管)與固定螺旋混合器(單用或合用)：攪拌器或螺旋泵：也有兩種以上串聯使用的，簡介如下：
        1. 鼓泡法：大型水處理用鼓泡池，小型水處理則常用鼓泡塔，它要求鼓泡器有小(幾個微米到幾十微米孔徑)的孔徑以增加臭氧的比表面積，而且要求孔徑布氣均勻，以使水、氣全面接觸，尤其是在鼓泡池中用多個布氣器時，同時一般要求從水面到布氣器表面，水深不小于4～5m，以利于氣、水充分接觸。
        它的優點是：操作方便，可以很容易改變運行參數而不影響投加效果和工作的穩定，動力消耗少，鼓泡塔結構簡單，維修方便。
        但其體積過于龐大，池式占地面積大，塔式要求較高廠房成本較高。
        2. 水射器：(文丘里管)是利用高速水流在變徑管道中流動造成的負壓區吸入臭氧氣，并形成湍流起到混合效果。
        而在文丘里管后設置固定螺旋混合器則可進一步起攪拌水、氣作用，在較長的距離內保持湍流狀態以加強吸收。
        這種裝置由于混合時間很短，所以在其輸出管道后常常還需加設貯水罐，以增加水、氣接觸時間，并使水流速降低以使尾氣析出。
        它的結構比鼓泡塔大大減小，生產成本低，但需加設水泵以保證水的噴射速度，而且工藝參數不易掌握，處理水量不能隨意調節，否則將發生氣、液兩相分離，影響吸收效果。
        3. 攪拌法：早期生產的攪拌器類似單缸洗衣機，只是電機上置、外筒做成多角型，利用攪拌造成的渦流使氣泡打碎，溶入液體。此類攪拌法效果差，動力消耗大，比鼓泡法體積小但成本并不低，由于有機械運動及臭氧腐蝕，所以機器壽命低，維修費用高。
        近年有渦輪泵上市，混合效果很好，而且體積小巧，工r藝參數操作容易，但結構復雜成本高，動力消耗大，維修復雜，在它的管路后而也需設置貯水罐。

        四、臭氧濃度測試
        由于臭氧是化學性質極不穩定的氣體，收集并短時間內測量其在空氣中及在水中的含量就成為比較困難的問題。如前所述，要保證臭氧對水的凈化殺菌目的，需要控制種種參數，其中各項，只有臭氧濃度的量測是困難的。一些臭氧發生器生產廠家自己不會測試，也不知道自己的產品所產臭氧的濃度，更有個別廠家利用測試困難肆意夸大自己產品性能，造成極不好的影響，以至影響到人們對臭氧殺菌能力的信任。
        應該說現在臭氧濃度測試已經不難了。在實際應用中臭氧濃度是保證消毒效果的基礎，也是鑒別臭氧發生器真正性能的必要手段，因此在推廣臭氧應用的同時，應該同時推廣臭氧的測量手段。
        本篇不擬對臭氧測試做詳細論述，有興趣的同志可參考第五次全國消毒學術交流會上李漢忠發表的有關文章，這里只作簡單介紹。
        1. 碘量法：過去經典的測量方法，用臭氧化氣使碘化鉀溶液中的碘游離出來而顯色，然后用硫代硫酸鈉滴定還原至無色，以消耗的硫代硫酸鈉數量計算臭氧濃度。此法顯色直觀，設備便宜，但要用各種藥品、洗瓶、量筒、天平、滴定管等化學試驗設備，使用不方便，且易受其它氧化劑(如NO、Cl等)干擾，I比法目前仍為我國的標準測量方法。
        2. 紫外吸收法：利用臭氧對波長入=254nm紫外光的吸收值，使紫外光在臭氧氣氛中衰減，再經光電元件、電子電路(比較電路，數據處理，數模轉換)得到數據輸出，此方法精確，可連續在線量測。己被美國等工業先進國家選為標準方法，但該儀器價格較貴，一般作為檢測單位與生產、科研單位使用。
        3. 電化學法：利用水中臭氧在電活化表面產生的電化學還原作用，電化回路中電流變化曲線與溶液中臭氧濃度成正比，這種儀器具有數據輸出功能，可在線測量而且能實現對臭氧發生器的閉環反饋控制，價格比紫外法便宜，體積也較小。目前在大型水處理工程中應用。
        4. 比色法：與碘量法同為化學法，是利用臭氧對化學試劑反應發生的顯色或脫色現象確定臭氧濃度。它可用碘化鉀、鄰聯甲苯胺或靛蘭染料等多種化學物質，可直接肉眼觀察與標準色管或比色盤比較，也可用分光光度計檢測，此法簡單易行，成本不高，在我國目前水平適于推廣，但測試藥品是一次性消耗品。