臭氧—生物活性炭技术（ozone-biological activated carbon process）指的是臭氧氧化和颗粒活性炭吸附及生物活性炭生物降解为主的净水工艺。
臭氧- 生物活性炭技术是20 世纪六七十年代首先从欧洲发展起来的一种饮用水深度处理技术。该工艺是采用臭氧氧化和生物活性炭滤池联用的方法,将臭氧化学氧化、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解几种技术合为一体。其主要目的是去除原水中微量有机物和氯消毒副产物的前体物等有机指标,提高饮用水的安全性。
在生物活性炭吸附前进行臭氧预氧化,一方面可以初步氧化水中的有机物及其他还原性物质,以降低生物活性炭滤池的有机负荷;另一方面,臭氧预氧化可以使部分难生物降解有机物转变为易生物降解物质,从而提高生物活性炭滤池进水的可生化性。一般来说,臭氧化对水质的改变包括:形成羟基、羧基、羰基等官能团,有机物的极性和亲水性增强,双键和芳香性减少,平均分子量分布发生偏移(低分子量化合物增加) 。经检测,臭氧化可使AOC 的含量增加10～20 倍,水质可生化性提高20 %～30 %。Takeuchi 等人在采用臭氧- 生物活性炭工艺去除水中天然有机物的试验中发现,臭氧处理可使水样中的BOD/ COD 从原来的0. 12 上升到0. 35 ,使水质的可生化性大大改善 。Kim 等人使用臭氧- 生物活性炭处理地表水时,发现经臭氧处理后,水中可生物降解性DOC 增加了30 %。
臭氧- 生物活性炭工艺是一较为理想的饮用水除污染工艺,对水中各种污染物均有良好的去除效果,如对臭味物质—二甲基已冰片的去除率达60 %～100 % ,紫外消光度60 %～70 % , 高锰酸盐指数40 %～ 50 % , 三卤甲烷前体物50 % , 氨氮70 %～80 %。出水毛细色谱峰图总面积比进水减少60 %左右,且可使Ames 试验为阳性的水转为阴性。以我国大庆石化总厂为例,其常规工艺处理后的饮用水经色谱/ 质谱联机分析,检测到120 种有机污染物,其中含有5 种美国环保署指定的重点污染物。加氯消毒后共检出166 种,其中重点污染物7 种。滤后水经臭氧- 生物活性炭深度净化后,只有22 种被检出,与原水相比,仅剩余约10 %的有机组分,且均为无毒或低毒物质,浓度也很低,出水完全符合并优于国家饮用水卫生标准。西欧各饮用水厂的运行资料也表明,该工艺对有机物的去除能力增加了约10倍,活性炭的使用寿命延长了6 倍,可达3 年左右,克服了普通活性炭寿命短,需反复再生的缺陷,大大降低了工程造价。而且,由于我国目前已能生产性能稳定的臭氧发生器和专门用于水处理的优质活性炭,国内的臭氧- 生物活性炭工艺制水成本比国外低得多,仅为美国的40 %～70 %。假定臭氧利用率为80 % ,投加量为2～4 mg/ L ,活性炭采用ZJ - 15 型炭,一次使用期为1. 5～2 年,则在常规工艺后加设臭氧- 生物活性炭单元只使整个处理流程的成本增加0. 09～0. 11 元/ t ,比膜法水处理工艺的费用便宜很多,是我国人民消费水平所能接受的。
臭氧- 生物活性炭工艺于1961 年在西德Dusseldorf 市Amstaad 水厂应用,随后在欧洲、北美等地得到大规模的推广和应用。目前,国外利用该技术建成的深度处理水厂已有200 余座,如德国的缪尔海姆水厂,法国的梅里苏瓦兹水厂,瑞士的苏黎世里格湖水厂及日本的金町净水厂等。目前国内也有一些工程实例,如,上海周家渡水厂,大庆石化总厂,北京田村山水厂,南京炼油厂水厂和昆明水厂等,都取得了良好的处理效果。但国内学者在是否采用臭氧预氧化上还存在争议,主要是由于当原水中溴离子含量较高时,会生成可能具有致癌性的溴酸盐类副产物,而且这些副产物较难通过生物活性炭去除。因此,在实际应用中应根据水质情况进行科学的实验论证,从而选择合理的水处理工艺。
