近些年由于工業的飛速發展，特別是“水十條”出臺后，對于工業污水的處理與排放有了更高的要求。工業污水種類繁多，按照工業的產品和行業分類，主要來源于石化、印染、焦化、造紙、制藥等行業等。由于污水中含有一些生物難降解的有機污染物，用傳統的二級生化處理工藝，甚至是一些三級處理工藝都難以達到理想的處理效果。
臭氧作為一種綠色有效的工業污水深度處理的手段之一，具有氧化能力強、氧化選擇性強(優先與不飽和雙鍵反應)、反應速度快以及不產生二次污染等特點而越來越收到人們的重視。由于強氧化性及選擇性，臭氧可以用來改善工業廢水的可生化性，同時提高水中的溶氧，后段再接生物處理單元，如曝氣生物濾池等進一步對水中的污染物進行去除。
根據理論推導可知，化學氧化反應通過氧化作用使苯系物質、大分子量物質中鍵能較弱的化合鍵斷開，生成分子量較小的物質；進而改變難生物降解的有機物的結構，使其轉化為易于生物降解的物質。臭氧在水中與污染物的反應方式可劃分為臭氧分子直接氧化反應（D反應）與臭氧在水中經過系列反應后分解產生的羥基自由基（•OH）的間接氧化反應（R反應）。兩種反應的氧化劑不同，前者是水溶液中的O3分子，其直接氧化去除污物；后者是由O3分子在水中產生的氧化能力更強的物質即羥基自由基，間接氧化去除有機物。根據水中臭氧氧化有機物的動力學反應方程式可知，臭氧氧化降解有機物的過程中影響因素主要有物質的性質及濃度、臭氧濃度、羥基自由基濃度等。在處理廢水應用中，應考慮經濟成本，以注意控制臭氧反應的影響因素，使臭氧得以有效利用。
1.印染廢水和造紙廢水處理臭氧較強的氧化性使其能與發色基團發生反應，將有機物的化學鍵斷開，由大分子轉化為無色的小分子。因此臭氧在脫除染料廢水、印染廢水、造紙廢水的色度方面具有很好的處理效果。國外學者S.Liakou等通過實驗，闡述了臭氧可作為一種使有機染料轉化為易降解有機酸的有效方法，并指出臭氧氧化印染廢水的過程中，會產生草酸鹽、苯磺酸、甲酸鹽等中間產物。根據實驗結果，他們建立了一種用來描述偶氮染料降解過程的數學模型，還研究了廢水中COD和BOD5的變化規律等。國內學者盧寧川等［24］采用臭氧處理印染廢水，結果發現臭氧對含有GBC棗紅基染料的印染廢水的色度和CODCr去除率分別達94%和72%，出水pH值趨于中性。
2.煉油廢水處理煉油廠廢水中的污物多為石油裂解產物和烷烴類的衍生產物。此類物質可生化能力極弱，針對此特點，這類廢水的常規處理法多為“隔油+氣浮+生化”。目前國內已有學者采用臭氧深度處理該廢水，以實現廢水的循環使用。趙東風等學者以煉油企業二級處理達標排放的污水為研究對象，采用臭氧和生物活性炭聯合工藝處理該污水。實驗條件為進水水量0.5m3/h、HRT1.49h，COD44.07～102.13mg/L、氨氮28.37～50.01mg/L、石油類物質濃度4.10～6.77mg/L。經處理后COD、氨氮、石油類物質平均去除率分別達到94%、96.1%、91.9%，出水符合循環補充水的水質標準。
3.農藥廢水處理利用臭氧可對農藥廢水進行處理。由于我國農藥使用量在逐年增加，非點源污染對飲用水水質的影響逐漸增大，成為給水方面一個十分棘手的問題。農藥雖然具有高度的穩定性，難于被生物降解和被藥劑氧化，但用臭氧氧化或催化臭氧氧化法處理此類廢水的效果卻較好。羅東升對含有機氯及COD較高的燕麥畏農藥進行催化臭氧化處理，COD去除率可達95%以上。喻旗等用臭氧氧化處理黃磷廢水，去除率達到99%。
4.醫院廢水處理對醫院廢水的處理，臭氧濃度在0.4～4mg/m3時，對大腸桿菌、金色葡萄球菌、枯草桿菌牙胞、空氣混合菌、乙肝病毒等滅菌率均達到95％～100%。章偉光對比分析了臭氧氧化處理與其它幾種方法處理醫院污水的優缺點，認為臭氧氧化處理有自動化程度高、操作簡單、反應速度快、改善水質、無二次污染等優點。經臭氧處理后，總大腸菌群去除率接近100，細菌總數由1.7×105個/mL降為10個/mL，水質符合國家規定的排放標準。
5.含酚廢水處理對于含酚廢水，陽立平利用臭氧氧化法處理自配的高濃度苯酚廢水時認為臭氧氧化動力學可用宏觀一級反應描述，效果很好。可處理廢水中的苦味酸（pH值11.6～12），以及處理鄰苯酚、1,2,3-苯三酚和含酚4～5mg/L的重油裂解廢水。
6.含氰廢水處理用臭氧可處理含氰廢水。含氰廢水主要來源于礦物的開采和提煉、攝影沖印和電鍍廠等，其中電鍍是氰化物的主要來源之一。氰化物是劇毒物質，含CN的廢水必須經處理后才可以排放。用臭氧處理此類廢水具有臭氧可將氰化物氧化為氰酸鹽，再氧化為二氧化碳和氮氣，消除了CN的毒性且無二次污染等優點。臭氧是一種很活潑的氧化劑，反應快，比常用的氯氧化處理含CN廢水所需費用低。
7.垃圾滲濾液處理垃圾滲濾液中所含污物最為復雜，其中包括多種毒害程度不等的有機物、無機物。有研究表明，垃圾滲濾液中有機污物多達77種，且相當大的一部分物質都是難生物降解的。而腐殖質是滲濾液中最主要的難生物降解有機物［33-34］。如今已有不少學者將臭氧技術應用于垃圾滲濾液的處理中。馮旭東等采用生物+臭氧的工藝處理垃圾滲濾液。研究結果表明，在臭氧流量為0.4L/min的條件下，經處理后廢水中COD去除效果明顯，由初始的900mg/L降至550mg/L以下；且出水BOD5/COD在0.28左右，有效提高了廢水被生化處理的能力。德國的Wenzel等，采用UV和O3聯合法處理垃圾滲濾液，研究發現該法對滲濾液中的難降解有機物的降解去除具有顯著效果，其中苯酚碳氫化合物、聯苯的降解率分別達到了100%、96%，二氧（雜）芑和呋喃的降解率也在74%以上。
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