臭氧可對水質進行殺菌消毒處理，其效果在桶裝水、自來水、泳池水、海洋館養殖水質殺菌、污水處理等方面應用廣泛，具有明顯的效果?？偟膩碚f，臭氧在水處理中的作用大體表現為：氧化水中的無機化合物、消毒、氧化去除水體中的有機化合物和去除顆粒。由于臭氧具有較高的氧化電位，因此水中的無機物能夠被臭氧氧化。例如：臭氧能將水中的二價鐵、錳氧化成三價鐵及高價錳，是溶解性的鐵、錳變成固態物質，以便通過沉淀和過濾去除；臭氧可以比較容易的將氰化物氧化成毒性小的氰酸鹽；
在污水中，氨是COD的主要成分，臭氧能將氨氧化成硝酸鹽，并能將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，臭氧也能將水中的硫化氫氧化成硫酸，從而減輕水中的臭味；各種常用消毒劑的消毒效果如下:O3>CIO2>HOCI>OCI >NHCI2>NH2Cl。大量的研究表明,臭氧是一種光譜、高效;快速的殺菌劑,它可迅速殺滅使人和動物致病的各種病菌、病毒及微生物。臭氧是一種氧化性極強的氧化劑,利用它的氧化性,可以在較短的時間內破壞細菌、病毒和其他微生物的生物結構,使之失去生存能力。利用氧化性來殺死微生物以達到滅菌效果的化合物有很多,比如常見的氯氣.高錳酸鉀等。但是,這些殺菌劑不但比臭氧殺菌速度慢,而且一般的殺菌劑在殺菌的同時對人體有害。與一般的殺菌劑相比,殺菌過程中多余的臭氧可以分解成為氧氣。臭氧幾乎對所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原蟲,卵囊都具有明顯的滅活效果,且從滅菌時間來說,迅速無比,是氯的300 ~600倍,紫外線的3 000倍。在廢水中，由于臭氧較高的氧化性，不產生二次污染，操作方便，可以就地制取，因此近些年來，臭氧氧化工藝被廣泛應用。常見的有對含酚、含氰及印染廢水的處理等。
廢水臭氧處理的主要任務是：
（1）轉化有毒化合產物（通常發生在復雜體系中，濃度相對較低的情況下）；
（2）對DOC中生物降解的成分進行部分氧化，主要目的在于提高后續生物降解性能；
（3）去除色度；
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