臭氧高级氧化技术：创新研发与研究现状

臭氧（O₃）作为一种高效氧化物质、灭菌剂、脱色剂及异味消除剂，其相关技术已成为环境污染与水质净化的核心解决方案，被列为二十一世纪环境科学的四大关键技术之一，广泛应用于空气及水体中有机物降解、微生物灭活与异味控制等领域。

• 技术核心原理
  

该技术的关键在于利用特定电场实现无声放电，从而大规模生成臭氧。在这一过程中，高能电子与气体分子相互碰撞，触发一系列基础物理化学反应，激活气体分子并形成多种高活性自由基。这些自由基能够有效催化、分解并转化各类有害化学物质、病原微生物，最终将其降解为无害物质，实现空气与水体的深度净化。

• 技术应用

在水处理领域，该技术主要运用于多种污水治理场景，包括微生物灭活、异味去除及可溶性有机物等污染成分的清除。

• 臭氧应用特点：

• 具备卓越的氧化效能与迅捷的反应速率；

• 对细菌、病毒、芽孢及软体微生物等具有强力灭活效果；

• 可氧化降解可溶性有机物，显著降低水体生化需氧量（BOD）与化学需氧量（COD）；

• 以空气中的氧气为原料，作用后重新转化为氧气，提升水体溶解氧含量，无二次污染；

• 显著改善水体物理化学性状，具备优异的脱色、除臭与异味消除功能；

• 在消毒过程中不生成三氯甲烷等有毒副产物或致癌卤代有机物，不残留任何危害人畜健康的物质。

  
  

• 技术挑战及瓶颈

尽管臭氧凭借其较高的氧化还原电位（2.07 V，仅次于氟），在饮用水消毒、脱色、除味等方面作用显著，但在单独处理废水时仍存在局限。其一，臭氧与有机物的反应具有选择性，在低剂量与短时作用下难以完全矿化污染物，且部分中间产物会抑制氧化进程；其二，臭氧制备成本较高，利用效率偏低，导致运营费用攀升。因此，提升臭氧利用率与氧化效能已成为全球研究重点。

• 发展现状
  

近年来，臭氧深度氧化法（亦称高级氧化工艺，AOPs）在全球范围内的应用研究取得显著突破。该技术通过臭氧与其他水处理工艺的组合，生成氧化性更强、选择性更低的羟基自由基（氧化还原电位达2.80 V）。与常规工艺相比，臭氧深度氧化法在难降解有机物治理方面表现突出，具有降解迅速、占地集约、自动化水平高、无二次污染、浮渣与污泥产量低等优势，已成功拓展至食品、制药、石油化工、印染、钢铁及供水等行业。

早在1896年，Meritens首次将臭氧作为杀菌剂用于饮用水处理。1906年，法国尼斯Bon Voyage水厂的建成被视为“饮用水臭氧化的起源”。至20世纪70年代末，臭氧技术仍以消毒功能为主，主要在法国等地区推广。近年来，其应用领域不断拓宽，在微生物灭活、脱色、除味、降解难分解有机物及强化絮凝等方面展现出独特优势。尤其在染料废水、印染废水和造纸废水的脱色处理中成效显著，臭氧通过断裂发色基团大分子结构实现高效去色。造纸废水因高BOD/COD、强色度与异味，含有大量氯代酚、氯代丙酮及三氯甲烷等有害物。Part等人通过柱反应器通入32.4 mg/L臭氧，停留3分钟，成功实现漂白废水完全脱色。

王煜团队采用高频陶瓷沿面放电臭氧技术处理印染废水，在pH 7-8、反应10小时条件下，COD去除率达86.6%，脱色率达98.4%。研究指出，在pH≤7的酸性环境中，可延缓臭氧分解并提升羟基自由基产率，从而提高其利用效率。金腊华的实验表明，臭氧能有效提升汽车制造厂综合废水的可生化性。在气量16 L/h、臭氧投加1 kg/h、pH=10的条件下，经2小时处理，COD去除率可达60%。此外，臭氧在城市污水深度处理中也逐步推广，投加量10-20 mg/L，接触5-20分钟，可实现COD降低40%、BOD降低70%、SS降低60%、氨氮降低20%、致癌物降低80%与色度降低90%。日本研发的微细臭氧气泡装置通过将气泡直径控制在10-100微米，使气-液接触面积提升2000-4000倍，溶解度提高5倍，兼具高效混合功能，已成功用于食品、畜产及水产品加工废水治理。随着技术持续升级，臭氧科技已在全球形成独立产业体系，前景广阔。

• 创新突破

深圳科力迩科技有限公司在研发旋流溶气气浮的基础上，创新性融合臭氧深度氧化工艺，形成具备自主知识产权的臭氧高级氧化-旋流溶气气浮协同技术。该技术已达国际先进水平，迄今已获十余项国内外专利授权，含一项国际专利与三项国内发明专利。

深圳科力迩科技有限公司在臭氧高级氧化和旋流溶气气浮高效组合技术基础上进一步研究开发出臭氧高级氧化旋流溶气气浮一体化装置（CDOF），该装置集中了超声波催化臭氧氧化、化学絮凝、水力空化、旋流、溶气气浮等众多技术，极大地提高了臭氧利用率，加快臭氧氧化反应，能够快速、高效、低成本地降低水中污染物（难降解有机物、溶解油、脱色等）；同时通过臭氧氧化和絮凝作用，使得旋流溶气气浮能够有效去除胶体状和溶解态溶解性有机物（单纯靠气浮无法去除）的同时，大幅提高了旋流溶气气浮分离效果，实现对各种难处理废水中多种污染物高效综合处理。

上图为科力迩科技投产应用于垃圾渗滤液处理领域的CDOF工业设备现场照片