臭氧具有的氧化能力，因此臭氧氧化法及其联合技术在污水处理中得以广泛应用，对许多难降解的有机物具有较好的降解。在污水处理中，臭氧与简单或者复杂的有机物反应后得到一些相同的产物：乙醛、羟酸、脂肪族、芳香族及其他的氧化物形成，这些产物很容易生化降解，而且没有明显的毒性。臭氧和活性炭或与过氧化氢组合工艺是目前去除水污染物的最有效方式，是目前污水处理的重要手段。
臭氧对几乎所有细菌繁殖体、芽孢、真菌、霉菌、原虫如绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色球菌、霍乱弧菌、结核杆菌和蠕虫卵都有很强的杀灭能力。工业污水处理—臭氧系统，能够处理几乎所有类型的污水。
臭氧化处理的主要优点 1高效性：扩散均匀、包容性好、克服了紫外线杀菌存在诸多死角的弱点，可全方位快速高效的消毒灭菌；杀菌能力强，作用快，杀菌速度比氯快600~3000倍，可以杀灭抗氧化性强的病毒和芽孢；
2.受污水PH值影响较小；
3.可以去除水中的色、嗅、味和酚氰等污物，增加水中的溶解氧，改善水质；
4.可以分解较难生物降解的有机物和三致物质，提高水的可生化性；
5.高洁净性。臭氧具有自然分解的特性，消毒后不存在任何残留物，无二次污染，不产生有致癌作用的卤代有机物；
6.臭氧的制取仅需空气或氧气及电能，不需要任何辅助材料和添加剂，不存在原料的运输和存储等问题。
污水臭氧化处理方法 1.纺织印染污水—采用先进的臭氧+超声氧化+生化处理工艺，去除偶氮染料脱色效果好，有机物去率高，有效的处理高浓度PVA退浆污水。
2.制革污水—针对制革污水有机物浓度高的特点，采用物化+生化处理方法，生化段采用A-O工艺，对该类污水的处理效果良好。
3.化工污水—对含苯、酚、氰化物等有毒物质的化工污水，采用臭氧处理工艺，有效地去除了这些有害物质。
4.食品污水—采用A-O工艺处理食品污水，操作运行简单，占地面积小，处理效果好。
5.医院污水—此类污水状况复杂，在消毒前须做好预处理，一般一级处理出水的臭氧投加量为30~50mg/l，二级出水臭氧投加量为15~20mg/l，最好经二级处理后再用臭氧消毒
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