臭氧水處理的優(yōu)點：
1.臭氧是優(yōu)良的氧化劑，可以殺滅抗氯性強(qiáng)的病毒和芽孢；
2.臭氧消毒受污水PH值及溫度影響較??；
3.臭氧去除污水中的色、嗅、味和酚氯等污染物，增加水中的溶解氧，改善水質(zhì)；
4.臭氧可以分解難生物降解的有機(jī)物和三致物質(zhì)，提高污水的可生化性；
5.臭氧在水中易分解，不會因殘留造成二次污染。
臭氧水處理的影響因素：
臭氧在用于飲用水消毒時具有極高的殺菌效率，但在應(yīng)用污水消毒時往往需要較大的臭氧投加量 和較長的接觸時間。
其主要原因是污水中存在著較高的污染物如COD、NO2-N、色度和懸浮物等，這些物質(zhì)都會消耗臭氧，降低臭氧的殺菌能力，
只有當(dāng)污水在臭氧消毒之前經(jīng)過必要的預(yù)處理，才能使臭氧消毒更經(jīng)濟(jì)更有效。臭氧與污水的接觸方式傳質(zhì)效果也會影響臭氧的投加量和消毒效果。
1.水質(zhì)影響主要是水中含COD、NO2-N、懸浮固體、色度對臭氧消毒的影響
2.臭氧投加量和剩余臭氧量
剩余臭氧量象余氯一樣在消毒中起著重要的作用，在飲用水消毒時要求剩余臭氧濃度為0.4mg/L,
此時飲用水中大腸菌可滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求.在污水消毒時,剩余臭氧只能存在很短時間,如在二級出水臭氧消毒時臭氧存留時間只有3-5min。所測得的剩余臭氧除少量的游離臭氧外，還包括臭氧化物、過氧化物和其他氧化劑。在水質(zhì)好時游離的臭氧含量多，消毒效果最好。
3.接觸時間 臭氧消毒所需要的接觸時間是很短的，但這一過程也受水質(zhì)因素的影響，另外研究發(fā)現(xiàn)在臭氧接 觸以后的停留時間內(nèi)，消毒作用仍在繼續(xù)，在最初停留時間10min內(nèi)臭氧有持續(xù)消毒作用，30min，以后就不在產(chǎn)生持續(xù)消毒作用。
4.臭氧與污水的接觸方式對消毒效果也會產(chǎn)生影響，如采用鼓泡法，則氣泡分散的愈小，臭氧的 利用率愈高，消毒效果愈好。
氣泡大小取決于擴(kuò)散孔徑尺寸,水的壓力和表面張力等因素,機(jī)械混合器、反向螺旋固定混合器和水射器均有很好的水氣混合效果，完全可用于污水臭氧消毒。
臭氧系統(tǒng)總體描述
臭氧殺菌消毒系統(tǒng)是由1臺臭氧發(fā)生器、吸附干燥機(jī)、1臺空氣壓縮機(jī)、1臺冷凍干燥機(jī)、1套尾氣處理系統(tǒng)（冷卻水循環(huán)系統(tǒng)）、過濾器組成的空氣處理系統(tǒng)組成
下圖為常規(guī)空氣型常規(guī)臭氧氧化系統(tǒng)整體系統(tǒng)組成見
壓縮空氣經(jīng)主管道普通過濾后，經(jīng)過普通精密過濾器，由流量計和壓力變送器檢測壓縮空氣的流量和供氣壓力，經(jīng)吸附式干燥機(jī)進(jìn)行深度除水，再經(jīng)除油水過濾后進(jìn)入，使氣源露點達(dá)到要求的5--10℃，再經(jīng)除塵過濾器使粉塵顆粒度小于1μm，成為合格的原料氣源（達(dá)到食品級衛(wèi)生許可要求）。
合格的原料氣源經(jīng)減壓閥進(jìn)入臭氧發(fā)生器，在臭氧發(fā)生器的中頻高壓電場內(nèi)，空氣中的部分氧氣變成臭氧，產(chǎn)品氣體為臭氧化氣體，經(jīng)流量、壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)和渦街流量計、壓力變送器及溫度變送器檢測流量、壓力、溫度，以及臭氧監(jiān)控儀檢測臭氧濃度后，臭氧發(fā)生器所產(chǎn)生的臭氧經(jīng)渦街流量計和總管壓力變送器檢測總流量及壓力后進(jìn)入接觸氧化塔。臭氧發(fā)生器在高頻高壓電場內(nèi)，部分氧氣（O2）電離成臭氧（O3），產(chǎn)品氣體為臭氧化氣體，經(jīng)流量、壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)和流量計、壓力變送器及溫度變送器檢測流量、壓力、溫度，臭氧發(fā)生器所產(chǎn)生的臭氧經(jīng)流量計和總管壓力變送器檢測總流量及壓力后通過曝氣盤，以微孔孔徑0.22-100μm氣泡極大限度被曝氣池水吸收。
污水處理工藝簡易流程見下圖：
備注：本方案采用混合塔（罐）混合接觸
1. 臭氧很不穩(wěn)定，在常溫常態(tài)常壓下即可分解為氧氣。臭氧、氯和二氧化氫的氧化勢（還原電位）分別是2.07．1.36．1.28伏特，可見臭氧在處理水中是氧化力量最強(qiáng)的一種。臭氧的氧化作用導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子的破裂。使臭氧分子結(jié)合在有機(jī)分子的雙鍵上，生成臭氧化物。臭氧化物的自發(fā)性分裂產(chǎn)生一個羧基化合物和帶有酸性和堿性基的兩性離子，后者是不穩(wěn)定的，可分解成酸和醛。其反應(yīng)式為：
2O?→3O? + 285kJ （ 1-2 ）
由于分解時放出大量熱量，故當(dāng)其含量在 25 %以上時，很容易爆炸。但一般臭氧在空氣中，臭氧的含量很難超過 10 %以上，在臭氧用于飲用水處理的較長過程中，還沒有一例氧爆炸的事例。
含量為 1 %以下的臭氧，在常溫常態(tài)常壓的空氣中分解半衰期為 16h 左右。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過 100℃ 時，分解非常劇烈，達(dá)到 270℃ 高溫時，可立即轉(zhuǎn)化為氧氣。臭氧在水中的分解速度比空氣中快。在含有雜質(zhì)的水溶液中臭氧迅速回復(fù)到形成它的氧氣。如水中臭氧濃度為 6.25×10 -5 mol/L(3mg/l) 時，其半衰期為 5 ～ 30min ，但在純水中分解速度較慢，如在蒸餾水或自來水中的半衰期大約是 20min （ 20℃ ），然而在二次蒸餾水中，經(jīng)過 85min 后臭氧分解只有 10 %，若水溫接近 0℃ 時，臭氧會變得更加穩(wěn)定。
2. 臭氧的氧化能力
臭氧得氧化能力極強(qiáng)，其氧化還原電位僅次于 F? ，在其應(yīng)用中主要用這一特性。
3. 臭氧的氧化反應(yīng)
a 、與無機(jī)物的氧化反應(yīng)
臭氧與亞鐵、Mn2+ 、硫化物、硫氰化物、氰化物、氯等均發(fā)生反應(yīng)
如：
O3+SO2==SO3+O2
O3+CO==CO2+O2
O3+NO==NO2+O2
7O3+6NH3=6NO2+9H2O
5O3+6NH3=6NO+9H2O
4O3+PbS==PbSO4+4O2
Ag+O3==AgO+O2
XeO3+4OH-+O3==XeO64-+O2+2H2O
3CN-+O3==3OCN-（OCN）2+2O3==2CO2+2O2+2N2b 、臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)
臭氧在水溶液中與有機(jī)物的反應(yīng)極其復(fù)雜，
⑴ 臭氧與烯烴類化合物的反應(yīng) 臭氧容易與具有雙鏈的烯烴化合物發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的最終產(chǎn)物可能是單體的、聚合的、或交錯的臭氧化物的混合體。臭氧化物分解成醛和酸。
⑵ 臭氧和芳香族化合物的反應(yīng) 臭氧和芳香族化合物的反應(yīng)較慢，在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中，其反應(yīng)速度常數(shù)逐漸增大。
⑶ 對核蛋白（氨基酸）系、有機(jī)氨也都發(fā)生反應(yīng)
臭氧在下列混合物的氧化順序為
c 、臭氧的毒性和腐蝕性
臭氧屬于有害氣體，濃度為 6.25×10mol/L(0.3mg/m? ) 時，對眼、鼻、喉有刺激的感覺；濃度 (6.25-62.5)×10 -5 mol/L(3 ～ 30mg/m? ) 時，出現(xiàn)頭疼及呼吸器官局部麻痹等癥 ; 臭氧濃度為 3.125×10 -4 ～ 1.25×10 -3 mol/L(15 ～ 60mg/m? ) 時 ， 則對人體有危害。其毒性還和接觸時間有關(guān)，例如長期接觸 1.748×10 -7 mol/L(4ppm) 以下的臭氧會引起永久性心臟障礙，但接觸 20ppm 以下的臭氧不超過 2h ，對人體無永久性危害。因此，臭氧濃度的允許值定為 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm)8h. 由于臭氧的臭味很濃，濃度為 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm) 時，人們就感覺到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的歷史，至今也沒有發(fā)現(xiàn)一例因臭氧中毒而導(dǎo)致死亡的報道。
臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，除了金和鉑外，臭氧化空氣幾乎對所有的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會被強(qiáng)烈氧化，但含鉻鐵合金基本上不受臭氧腐蝕。基于這一點，生產(chǎn)上常使用含 25 % Cr 的鉻鐵合金（不銹鋼）來制造臭氧發(fā)生設(shè)備和加注設(shè)備中與臭氧直接接觸的部件。
臭氧對非金屬材料也有了強(qiáng)烈的腐蝕作用，即使在別處使用得相當(dāng)穩(wěn)定得聚氯乙烯塑料濾板等，在臭氧加注設(shè)備中使用不久便見疏松、開裂和穿孔。在臭氧發(fā)生設(shè)備和計量設(shè)備中，不能用普通橡膠作密封材料，必須采用耐腐蝕能力強(qiáng)的硅橡膠或耐酸橡膠等。
臭氧在污水作用：
工業(yè)廢水處理---臭氧系統(tǒng),能夠處理幾乎所有類型的廢水。廢水臭氧氧化的運行條件取決于行業(yè)種類和廢水種類。這些運行過程可以按下列方式分類：
*整個處理流程（單純化學(xué)工藝，化學(xué)/生物和化學(xué)/生物/物理的組合工藝）
*應(yīng)用（用于水循環(huán)使用的室內(nèi)預(yù)處理，或用于間接排放到公共水設(shè)施的水及用于直接排放至河流和海灣的管網(wǎng)末端的水處理）
*去除化合物（有毒或有色物質(zhì)的氧化轉(zhuǎn)化，降低綜合參數(shù)（DOC或COD），，消毒或去除顆粒物）
通常采用臭氧氧化可生物降解過程相組合工藝，可降低臭氧用量和運行費用。（即O3-生物處理-O3系統(tǒng)）。
3.1 消毒
在廢水排入受納水體之前，需要對廢水進(jìn)行消毒以達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，如希望將處理過的水直接作為灌溉用水或工藝用水時更應(yīng)進(jìn)行消毒,而且要比飲用水的臭氧投加量更多。最常用的消毒劑是用氯和二氧化氯用于消毒，而氯可形成眾所周知的鹵化消毒副產(chǎn)物(尤其是三鹵甲烷,THMS),由于生成潛在的消毒副產(chǎn)物，因此人們對臭氧的用途越來越感興趣。
在進(jìn)行化學(xué)消毒的設(shè)計時，經(jīng)常使用Chick-Watson定律中的ct值的概念（游離消毒劑濃度c乘以有效接觸時間t）。大量過去和最近的研究證實，分子態(tài)的臭氧是一種十分有效而且很有前途的消毒劑，效果優(yōu)于游離氯、二氧化氯。
3.2 無機(jī)化合物的氧化
為了破壞廢水中的有毒物質(zhì)而對無機(jī)化合物進(jìn)行臭氧氧化，主要局限于氰化物的去除。在金屬加工和電子工業(yè)的電解處理工藝中，氰化物使用頻繁，它可以以游離態(tài)CN-的形成存在，但是更多的情況下是與鐵或銅結(jié)合，以硌合物形態(tài)存在。在氰離子濃度高于5mg/L時，臭氧與游離氰離子反應(yīng)速度很快，表明反應(yīng)可能由傳質(zhì)過程控制，而絡(luò)合的氰化物對于分子態(tài)臭氧的攻擊作用非常穩(wěn)定。通過臭氧氧化可以去除亞硝酸鹽（NO2-）和硫化物（H2S/2-）。這兩類物質(zhì)與臭氧反應(yīng)速度都很快。
3.3 有機(jī)化合物的氧化
工業(yè)廢水中帶來問題的物質(zhì)大部分是有機(jī)物。通常，要處理所含物質(zhì)不同、濃度各異的混合液（濃度可以從mg/L到g/L）。廢水臭氧處理的主要任務(wù)是：
*轉(zhuǎn)化有毒化合物
*對溶解有機(jī)碳（DOC）中生物難降解的成分進(jìn)行部分氧化，目的在于提高后續(xù)的生物降解性能.
*去除色度
與飲用水處理相似，很難用經(jīng)濟(jì)的方法將DOC完全礦化，建議采用臭氧氧化與其他工藝組合的方法。處理過程的成功與否是用總體DOC去除來衡量。臭氧氧化系統(tǒng)已經(jīng)用于處理廢水，如垃圾滲濾液、紡織、制藥和化學(xué)工業(yè)的廢水。這些水中的主要污染物是難降解有機(jī)物，可分類如下：
*垃圾滲濾液中的腐殖質(zhì)（褐色或黃色）和可吸附的有機(jī)鹵化物（AOX）
*紡織廢水中的有色（聚）芳香簇化合物（這類物質(zhì)常常與大量金屬離子Cu，Ni，Zn，Cr）混合在一起）
*制藥和化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的有毒或殺生性物質(zhì)（例如農(nóng)藥）
*化妝品和其他工業(yè)產(chǎn)生的表面活性劑
*紙漿和造紙廢液中的COD及有色物質(zhì)在廢水臭氧氧化系統(tǒng)中，最常見的運行問題是產(chǎn)生泡沫，形成草酸鈣、碳酸和氫氧化鐵（Fe（OH）3）淀物，他們很容易阻塞反應(yīng)器、管道或閥門，和會對泵造成損壞。
