随着水环境标准的日益提高和水资源回用的需求增长，传统的一、二级处理已难以满足要求，生活污水的深度处理成为必然趋势。在此背景下，臭氧在生活污水的深度处理中扮演着至关重要的角色。它不仅是高效的消毒剂，更是强大的氧化剂，能有效降解难处理的有机物、去除新兴污染物，显著提升出水水质，为水环境安全和资源化利用提供了关键技术支撑。

一、 为何生活污水需要“深度处理”？

常规的污水处理厂通常采用“一级物理处理 + 二级生化处理”的工艺。这个过程可以有效去除大部分悬浮物和易于生物降解的有机物（BOD），使出水达到国家二级或一级B排放标准。

然而，这样的处理水平仍存在一些局限：

• 残留有机物：水中仍含有部分难以被微生物分解的“顽固”有机物，即难降解化学需氧量（COD）。

• 病原微生物风险：二级出水虽然细菌数量大减，但仍可能含有对氯消毒有抗性的病毒、孢子等病原体。

• 新兴污染物：现代生活中产生的药物、个人护理品、内分泌干扰物等“新兴微量污染物”（PPCPs, EDCs）无法被传统工艺有效去除，对生态系统和人类健康构成潜在威胁。

• 感官指标不佳：出水可能仍有色度或异味，影响其作为景观水或回用水的观感。

因此，深度处理应运而生。它的目标就是在二级处理的基础上，进一步去除上述污染物，使水质达到更高的排放标准（如一级A）或满足特定的回用要求。

二、 臭氧在深度处理中的四大核心作用

作为高级氧化技术的核心，臭氧（O₃）凭借其强大的氧化能力，在生活污水的深度处理中承担了多重关键任务。

1. 高效彻底的消毒灭活

这是臭氧最广为人知的作用。与传统的加氯消毒相比，臭氧的优势极为明显。

• 杀菌广谱且迅速：臭氧能快速破坏细菌的细胞壁和病毒的蛋白质外壳，对大肠杆菌、病毒乃至抗氯性强的隐孢子虫和贾第鞭毛虫都有极高的灭活效率。其杀菌速度是氯的数百甚至数千倍。

• 无有害消毒副产物：臭氧反应后分解为氧气，避免了氯消毒可能产生的三氯甲烷（THM）等潜在致癌物，出水更加安全环保。

2. 降解难降解有机物（COD）

对于二级生化处理难以去除的“硬骨头”——难降解有机物，臭氧展现了其强大的氧化能力。它可以打断这些大分子有机物的化学键，将其分解为结构更简单、毒性更低的小分子物质。这一过程不仅直接降低了出水的COD值，更重要的是提高了污水的可生化性（B/C比），为后续的生物滤池（如BAF）等处理单元创造了极佳的进水条件。

3. 去除新兴微量污染物

这是臭氧技术在现代污水处理中价值凸显的关键领域。药物残留、激素、杀虫剂等新兴污染物结构稳定，传统工艺束手无策。臭氧的强氧化性可以直接攻击这些污染物的分子结构，使其失效或被分解。研究表明，臭氧处理对多种新兴污染物的去除率可达80%以上，是应对这一新型环境挑战的有效手段。

4. 脱色除臭，改善水质感官

臭氧能有效氧化分解水中的发色基团和致臭物质，使处理后的水体清澈透明、无异味。这对于将处理后的污水用于城市景观、绿化灌溉或工业冷却等回用场景至关重要，极大地提升了水的再利用价值。

三、 典型的臭氧深度处理工艺——“臭氧-生物活性炭（O₃-BAC）”

在实际应用中，臭氧很少单独作战，而是常常与其他工艺组合，以达到“1+1>2”的效果。其中，“臭氧-生物活性炭（O₃-BAC）”工艺是最经典、应用最广泛的组合之一。

其流程通常是：二级生化出水 → 臭氧接触池 → 生物活性炭滤池（BAC）

• 第一步：臭氧氧化

污水首先进入臭氧接触池。在这里，投加的臭氧气体与水充分混合反应，完成上述的消毒、降解有机物、去除微污染物等任务。同时，它将难降解的大分子有机物分解成易于被微生物利用的小分子有机酸、醇等。

• 第二步：生物活性炭吸附与降解

经过臭氧“预处理”的水接着进入生物活性炭（BAC）滤池。活性炭本身具有巨大的比表面积，能吸附水中的残余污染物。更重要的是，被臭氧分解后的小分子有机物为微生物提供了丰富的“食物”，使活性炭表面附着生长出大量的微生物，形成生物膜。这些微生物会进一步“吃掉”被吸附的有机物，从而实现了活性炭的“生物再生”，延长了其使用寿命，也进一步净化了水质。

这个组合工艺充分发挥了臭氧的强氧化性和生物处理的经济性，出水水质极高，通常可以稳定达到地表水IV类甚至III类标准，是高标准污水处理厂和再生水厂的首选技术之一。

四、 应用的考量与挑战

尽管臭氧在生活污水的深度处理中效果显著，但在推广应用时也需考虑以下几点：

• 成本问题：臭氧系统的初始投资（臭氧发生器、混合装置等）和运行成本（主要是电耗）相对较高，这对污水处理厂的经济预算是一个考验。

• 副产物控制：当原水中含有一定浓度的溴离子（Br⁻）时，臭氧氧化可能会生成潜在的致癌物——溴酸盐（BrO₃⁻）。因此，在应用前需要评估原水水质，并通过优化工艺参数（如投加量、pH值）来有效控制其生成。

• 技术要求：臭氧系统的运行和维护需要更专业的技术人员，对自动化控制水平的要求也更高。

综上所述，臭氧在生活污水的深度处理中扮演着不可替代的角色。它通过高效消毒、降解顽固有机物、去除新兴污染物及改善水质感官，成为推动污水处理提标改造和资源化利用的核心技术。虽然面临成本和副产物控制等挑战，但其卓越的处理效果和环境友好性，决定了它在未来高品质水环境建设中将拥有更加广阔的应用前景。

对于旨在实现更高排放标准或水资源回用的污水处理项目，应优先考虑并科学评估引入臭氧深度处理工艺的可行性。

• 常见问答（FAQ，2条，可选）

• 问：臭氧处理过的水可以直接饮用吗？

• 答：不可以。虽然臭氧深度处理后的水质非常高，可以达到很高的回用标准，但它仍属于再生水的范畴，并未达到饮用水标准。生活饮用水需要经过自来水厂更为严格和完整的处理工艺链（如混凝、沉淀、过滤、深度处理、消毒等）和水质检测，确保绝对安全。

• 问：相比紫外线（UV）消毒，臭氧深度处理有什么优势？

• 答：紫外线消毒也是一种有效的消毒方式，但其作用较为单一。臭氧的优势在于它是一种多功能技术，在高效消毒的同时，还能降解COD、去除微量有机污染物、脱色除臭。因此，如果处理目标不仅是消毒，还包括水质的全面提升，臭氧是更优的选择。