环保人士和水处理专家预测，废水的循环利用在未来几年将成为一种常态。这让人不禁要问，如何对废水进行回收利用。废水的问题通常出现在废水的COD、BOD、DOC、色度去除和有毒化学品去除方面。与许多其他水处理中的应用一样，臭氧也可以非常有效地处理废水。臭氧是一种高度活性的氧，能够将有机分子转化为水和二氧化碳，这叫做矿化。臭氧还会与铁、锰等重金属发生反应，形成易于过滤的沉淀物。此外，在某些操作条件下，臭氧可以转化为羟基自由基，羟基自由基是比臭氧本身更强大的氧化剂。臭氧转化为羟基自由基以获得更高反应速率的过程称为高级氧化过程。

臭氧处理废水的主要优点

消毒

目前氯或氯化合物被用于消毒，但由于消毒副产物DBP（消毒副产物）的潜在性，臭氧氧化正在迅速取代氯化系统。在臭氧主要用作消毒剂的许多地方，在去除异味或悬浮物方面取得了间接的改进。从废水中剩余的DOC（溶解有机化合物）进一步容易生物降解的化合物。

无机化合物的氧化

臭氧与氰化物（CN）反应剧烈。氰化物常用于金属加工和电子工业中的电镀过程。由于这两种物质都与臭氧发生剧烈反应，使用臭氧更容易去除废水中的亚硝酸盐（NO2）和硫化物（H2S/S2）。亚硝酸盐是一种有毒化合物。Fe2+和Mn2+化合物在臭氧作用下迅速转化为可过滤的Fe（OH）3和MnO（OH）2。应用于饮料行业。除砷系统还利用臭氧进行预氧化，因为as III转化为as-V。有机化合物的氧化：已使用全尺寸臭氧氧化系统处理垃圾渗滤液等废水以及纺织、制药和化学工业的废水。与这些水相关的主要污染物是难降解有机物，其特征如下：

垃圾渗滤液中的潮湿化合物（棕色或黄色）和可吸收有机卤素。

有色（多）芳香化合物，通常在纺织废水中含有大量的金属离子

制药和化学工业中的有毒或生物杀灭物质（如杀虫剂）。

化妆品和其他行业的表面活性剂。

纸浆溶液中的COD和有色化合物及适当的生产。

由于COD的复杂性，臭氧氧化阶段主要在两个生物系统之间进行。这种工艺组合的一个重要优点是不产生二次废物，就像臭氧生物工艺步骤被活性炭处理所取代一样。

颜色去除

当可见光被溶解的物质吸收或光被悬浮固体反射时，水就呈现出颜色。有色水主要存在于染料厂、纺织厂、食品和饮料加工商、屠宰场和其他工业工厂。许多工业已经开始使用臭氧，它是一种比氯更强大和更安全的颜色去除替代品。当水处理到较低的BOD、COD和悬浮物（SS）值时，臭氧反应主要用于脱色，效果很佳。废水经化学或/和生物预处理后，以50 mg/lit至150 mg/lit的剂量进行臭氧氧化。在这些水平上，颜色可以减少90%到98%。投加量同时降低化学需氧量（COD）约45%。（可能会出现5%至9%的BOD小幅上升。）

除色效率取决于臭氧投加量、饲料颜色值、废水类型、温度和水质特征。低于30oC的温度产生了臭氧溶解度的很佳条件。这种应用的臭氧装置是一个巨大的资本成本，但比使用化学混凝剂的常规处理提供更低的操作费用。除了化学成本外，混凝剂工艺产生的污泥需要处理和进一步支出。一般来说，臭氧装置的投资可在3至5年内收回，这取决于规模和其他规格。

改进混凝除浊

臭氧氧化溶解的有机物会导致极性和带电分子与多价铝或钙反应形成沉淀。对臭氧含量高达0.5ppm的地表水进行处理，可降低浊度、改善沉降性和减少颗粒数量。称为预臭氧氧化，这种处理会破坏胶体的稳定性，从而减少产生澄清滤液所需的混凝剂的数量，臭氧是有效的对付各种各样的水处理问题。一般来说，用臭氧处理水中的问题越多，与其他更常规的处理方法相比，臭氧氧化系统的成本就越低。