臭氧具有极优的消毒效果,能够迅速杀灭很多普通病原微生物,对隐孢子虫和贾第虫同样有很强的灭活作用。两虫的抵抗性很强,对公共健康危害大,氯消毒对两虫的灭活效率很低。当水中含有溴离子时,使用臭氧化工艺会生成溴酸盐,溴酸盐在低剂量时便有致癌的作用。我国新制定的饮用水水质标准,对两虫和溴酸盐均作出严格限制。因此,在含溴水的臭氧化处理中,既要保证较少溴酸盐的生成,还需保证消毒的效率。因此臭氧化工艺面临着如何优化的问题。首先研究了无芽孢细菌里抵抗性很强的大肠杆菌。研究了大肠杆菌对臭氧的抵抗能力和水质变化如温度,浊度,pH值对臭氧杀菌的影响。结果发现臭氧对大肠杆菌有很强的灭活效果,400ml水中投加臭氧0.5mg时,消毒效率即可达到4个log值以上。水质变化对消毒效率的影响不是很明显。温度越低,消毒效果越好;pH值越低,消毒效果越好;浊度在低于6.3NTU时,消毒效率影响的改变值很小。其次,挑选了有芽孢的枯草芽孢杆菌,提取细菌的孢子作为臭氧灭活的对象。将枯草孢子和隐孢子虫作对比,在温度较高时(≥15℃),枯草芽孢杆菌的孢子可以作为臭氧灭活隐孢子虫的指示剂生物。枯草芽孢杆菌孢子对臭氧有很强的抵抗能力,CT值(C为剩余出水臭氧浓度,T为接触时间)为10min·mg/L时,消毒效率仅达到2.5个log值。水质变化对臭氧杀菌的影响比较明显。浊度中有机物和细菌竞争消耗臭氧;浊度中的颗粒物会降低消毒效果,在浊度12.5NTU时,消毒效果与去离子水相比,当CT为7.2时,消毒效率降低了约1个log值,浊度对消毒产生影响很大。利用通用CFD(计算流体力学)软件FLUENT对鼓泡柱进行优化设计,并利用实验验证数值模拟方法的有效性和准确性。利用CFD的UDF功能计算得到臭氧气液传质系数Kl,再计算出每个网格内的液相臭氧浓度。根据臭氧气液传质系数Kl和臭氧总传质量,计算出鼓泡柱内不同高度粒子的CT值,得到鼓泡柱的臭氧浓度分布图和投加粒子的CT值。建立中试装置,实验得到鼓泡柱内不同高度的臭氧浓度和臭氧对枯草芽孢杆菌孢子的杀灭效果。最终,将模拟与实验结果比较发现:臭氧浓度分布模拟结果与实际基本符合。臭氧在鼓泡柱内0.86m以上模型结果与实际情况非常吻合,但在0.86m以下与实际结果还有一定偏差;臭氧消毒效率模拟和实验结果同在一个log值内,消毒效率随柱高变化的趋势基本一致,但是两者结果还有一定差距。本论文建立了臭氧消毒模型,为课题的下一步进行基础研究。所得结论具有普遍意义,以期对今后臭氧接触池的优化具有参考价值。