隨著水源污染的加劇和水質標準的提高，針對常規處理工藝的不足，各種飲用水預氧化技術應運而生，預臭氧化技術正逐漸引起人們的關注。臭氧的氧化能力極強，氧化還原電位為2 .07 V，在堿性溶液中僅次于氟。1886年法國最早進行臭氧技術研究，20世紀60年代末臭氧開始用于原水預氧化，主要用途為改善感官指標、助凝、初步去除或轉化污染物等。原水水質差異和臭氧化特性使得當前對預臭氧化的利弊說法不一，并且臭氧應用成本較高、國內經驗不多，為更好地應用該技術，本文著重論述其應用的幾個熱點問題，以期為已采用和考慮采用該技術的水廠提供參考。

1　改善感官指標

　　大量研究和應用實踐證實預臭氧化可明顯對原水脫色除臭，改善水的感官指標。

　　水的色度主要由溶解性有機物、懸浮膠體、鐵錳和顆粒物引起，其中光吸收和散射引起的表色較易去除，溶解性有機物引起的真色較難去除。致色有機物的特征結構是帶雙鍵和芳香環，代表物是腐殖酸和富里酸。臭氧通過與不飽和官能團反應、破壞碳碳雙鍵而去除真色，去除程度取決于臭氧發生器臭氧投加量和接觸條件；同時臭氧可氧化鐵、錳等無機呈色離子為難溶物；臭氧的微絮凝效應還有助于有機膠體和顆粒物的混凝，并通過顆粒過濾去除致色物。根據CDM 公司的中試結果，常規處理可使東江原水色度從68度(均值)降到濾后水的1～3度，而投加0 .5～1.0 mgO3/L進行預臭氧化和1.5 mgO3/L進行主臭氧化后，濾后水基本無色。

　　水的嗅味主要由腐殖質等有機物、藻類、放線菌和真菌以及過量投氯引起，現已查明主要致臭物有土臭素、2-甲基異冰片、2，4，6-三氯回香醚等。雖然水中異臭物質的閾值僅為0.005～0.01 μg/L；但臭氧去除嗅味的效率非常高，一般1～3 mg/L的投加量即可達到規定閾值。美國洛杉磯水廠10年的運行經驗證實了預臭氧化控制飲用水異臭的有效性［1］。臭氧化主要靠羥基自由基去除異臭物質，催化產生更多的自由基將加強臭氧的除臭功能，目前主要有提高水的pH值和采用高級氧化技術等方法。Toshio Kawanishi等在原水土臭素、2-甲基異冰片濃度分別為0.8 μg/L，1.0 μg/L時，采用0.5 mgO3/L，2.0 mgH2O2/L預氧化對兩種致臭物的去除率比采用2.0 mgO3/L預氧化的值依次高40%，25%［2 ］。

2　控制氯化消毒副產物

　　有代表性的有害氯化消毒副產物(DBPs)主要為三鹵甲院(THMs)和鹵乙酸(HAAs)等，世界各國均制定了嚴格的DBPs標準。預臭氧化通過兩個途徑控制DBPs：一是直接去除DBPs的前驅物質；二是轉化前驅物質，從而利于后續工藝的的協同去除，后者在低臭氧投加量(0.5 mg O3/mg TOC左右)下起重要作用。

　　預臭氧化去除DBPs前驅物質的效果取決于原水水質及預臭氧化條件，主要是TOC及Br含量、有機物性質、臭氧投加量及時間、水溫、pH等。雖然目前對預臭氧化控制DBPs的效果說法不一，但以降低DBPs前驅物質含量的居多。Richard等的研究結果表明［3］，采用 0.7 mgO3/mgTOC的臭氧投加量氧化既定的原水，可將總THMs，HAAs，TOX的前驅物質分別去除20%～30%，繼續增加臭氧投加量收效不明顯；對含溴原水預臭氧化后，含溴的DBPs量明顯上升，提高臭氧投加量雖然會降低溴代物，但卻生成有害的溴酸鹽。深圳水司的中試結果表明，采用預臭氧化工藝的出廠水有機氯、氯仿量分別比預氯化工藝低61.4%，30.6%。原水有機物組分對預臭氧化去除DBPs前驅物質的效果影響很大［4］，對于THM前驅物質以檸檬酸為代表的原水就不宜進行預臭氧化處理，因為檸檬酸及其臭氧化產物(OBPs)3-氧代戊二酸的氯仿生成勢分別為93.8 μg碳/mL和1740μg碳/mL，必要時可增大臭氧投量、延長接觸時間。在較低投加量(0.5 mgO3/mg TOC)下進行預臭氧化會產生較多的OBPs，液氯(或氯胺)消毒將會產生新的DBPs，如水合氯醛(Chloral hydrate)、氯腈(Cyanogen chloride )、三氯硝基甲烷(Chloropicrin)等，這又給后續消毒提出了新問題。

　　預臭氧化對水致突變性的影響也因水質和臭氧化條件不同而異。深圳水司的中試Ames試驗結果顯示，在樣品濃度2 L/皿、原水TA98-S9的MR值為1.95時，采用1.6 mgO3/L進行預氧化的出廠水TA98*.S9的MR值為2.07，而在原水TA98-S9的MR值為1.73時，采用3.0 mg Cl2/L進行預氧化的出廠水TA98-S9的MR值為4.61。Katsukhiko等的研究結果還表明［5］，預臭氧化對水的致突變性還取決于致突變物的類型，臭氧化能去除1-硝基芘等物質的強致突變性，也可將無致突變性的腐殖酸轉化成弱致突變物。預臭氧化對水致突變性影響機理研究仍需深入。

3　控制藻類

　　藻類問題普遍存在于世界各國的水處理實踐中。藻類含量高時會影響混凝和沉淀，增加混凝劑量；堵塞濾池，縮短濾池過濾周期；致臭并產生藻毒素，和氯作用形成氯化消毒副產物，降低飲用水安全性。預臭氧化作用之一是溶裂藻細胞，二是殺藻，使死亡的藻類易于被后續工藝去除。臭氧投加量直接影響藻細胞的溶裂程度。James Ashish Paralkar等對小球藻的研究結果表明［6］，投加3 mg O3/L才開始溶裂藻細胞，投加8 mgO3/L才明顯溶裂藻細胞。增大臭氧的投加量可改善除藻效果，南非Wiggins水廠以高藻水庫水為原水，在原水微藍藻含量為38.9萬個/L的情況下，投加3.2 mgO3/L，5.0 mgO3/L，7.6 mgO3/L預氧化時的除藻率分別為39%，58%，90%［7］。深圳水司的研究結果表明，在原水含藻量160萬個/L時，投加1.5 mgO3/L預氧化可使除藻率達到42%，并且臭氧*.過氧化氫朕用可使濁度和藻類的去除效果同步提高。預臭氧化可作為除藻的一種預處理方法，它和常規處理及其它技術配合使用是處理富營養化水源水藻類問題的有效途徑之一。

　　藻毒素正成為藻類污染問題的另一重點，在一定條件下臭氧化可有效去除某些藻毒素，具體去除率主要取決于臭氧投加量，其次取決于原水水質(藻毒素類型、有機物性質及濃度、堿度等)。J.Rositano等報道［8］，在藻毒素含量同為20 μg/L時，只要保證接觸5 mi n后水中存在殘余臭氧，即可將LR，LA型藻毒素100%去除；而念珠藻毒素-a的全部去除須保證5 min后水中殘余臭氧0.06 mg/L。雖然國外已就臭氧化去除藻毒素進行了一定研究，但去除藻毒素的機理尚不明了［8］，關于臭氧投加量的系統研究也較為缺乏。