【臭氧氧化和高级氧化技术】
臭氧氧化及臭氧活性炭联用技术在杀藻、除臭、除色、控制氯化消毒副产物等方面有一定的优势。水中大量存在的天然有机物(NOM)是氯化消毒副产物的主要来源，臭氧氧化导致低NOM分子量部分的增加和高分子量部分的减少，这些新生成的低分子量化合物能较好地吸附在活性炭上，但是臭氧氧化增加了有机化合物的极性而导致在活性炭上的吸附性能降低。另一方面，由于臭氧氧化提高了可生物降解性，在最后消毒步骤之前采用O3/GAC联用方法能够很有效地降低水中溶解性有机碳(DOC)的含量。
但是臭氧对于难降解物质(ROS refractory organic
substance)的去除率低，对有机物的氧化很难达到完全矿化的程度，生成的小分子物质在后续工艺中易形成一些副产物；同时含溴水臭氧氧化后溴酸盐的生成及臭氧利用率不高等问题也比较突出。
随着水体有机污染的日益严重和水质标准的不断提高，高级氧化技术(Advanced
Oxidation Process，
AOPs)研究进展迅速并在水处理中得到应用。高级氧化技术是指利用反应中产生的强氧化性的羟基自由基(OH)作为主要氧化剂氧化分解和矿化水中有机物的氧化方法。
高级氧化技术通常包括以下工艺：O3/H2O2，O3/UV，O3/催化剂(O3/CAT)，H2O2/Fe3+，H2O2/Fe2+，H2O2/Fe2+(Fe3+)/UV，H2O2/UV，UV/TiO2。与其它氧化方法相比，高级氧化技术有如下特点：产生大量非常活泼的羟基自由基(OH·)，并诱发链反应；OH·无选择性地与水中有机污染物反应，将其矿化；OH·具有很高的反应活性，它可与大多数有机物无选择性地反应（k=106～109/M·s）；反应条件要求不高，一般在常温常压下即可进行；高级氧化既可作为单独的处理单元，又可与其它工艺联用；可根据水质特点选择某种适宜的高级氧化方式。对于饮用水处理而言，高级氧化技术通常用于去除臭氧难于氧化的有机物，如农药、洗涤剂、芳香性物质（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）和卤代烃类（三氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯）等，它可以去除有机物的浓度大至几百ppm，小至几个ppt。由于它具有以上特点，故被人们称为"21世纪的水处理工艺"。
在各种高级氧化技术中，臭氧催化氧化技术日益受到人们的关注。按催化剂的相态分，臭氧催化氧化可分为均相催化氧化和多相催化氧化两类。臭氧催化氧化的发展始于均相氧化，即向水溶液中加入金属离子以强化臭氧的氧化反应；随后出现了以金属氧化物或附着于载体上的金属/金属氧化物为催化剂的多相催化氧化。由于加入的催化剂或氧化剂不易回收，运行维护费用较高，均相催化剂不便于实际应用；而多相催化氧化的固体催化剂易于与水分离，便于以现行臭氧氧化工艺为基础改造，是臭氧催化氧化的发展方向。
在实验中，臭氧催化氧化对各类有机物有很好的去除效果。Al-Hayek等人证明，与臭氧单独氧化相比，在催化剂Fe（Ⅲ）/Al2O3存在时，使得苯酚的臭氧化中TOC的去除增加，及促进甲酸和马来酸的臭氧化。Bhat和Gurol研究了针铁矿存在时氯苯的臭氧化，发现臭氧催化氧化比单独臭氧化更有效。Naydenov和Mehandjiev、Thompson等人观察到MnO2存在时，苯和1，4-二氧杂环乙烷的水溶液臭氧化时被矿化。我们的研究工作证明，与单独臭氧化相比，臭氧化阿特拉津时少量Mn（Ⅱ）的存在生成了MnO2导致阿特拉津降解量的增加。Andreozzi等人报道酸性pH时，MnO2促进的草酸臭氧化有很大提高。Pines等人指出，金属-TiO2/O3的混合对于亲水化合物的氧化很有效，而对疏水化合物的效率很低。
对于臭氧催化氧化的机理，有如下三种假设。臭氧化学吸附在催化剂表面，生成活性物质后与溶液中的有机物反应；有机物分子化学吸附在催化剂表面，进一步与气相或液相臭氧反应；臭氧和有机物分子同时产生化学吸附，随后二者发生反应。
虽然臭氧催化氧化在实验室中取得了较好的效果，但是实际应用并不多见。我们在前期的工作中已有2000t/d和5000t/d的高级氧化工程应用于生产中，实践证明，经过臭氧催化氧化工艺，水的COD降低、Ames试验显示致突变活性下降。
从在水处理工艺中的应用角度来看，臭氧催化氧化有以下优点：①能够显著地降低水中农药、内分泌干扰物质、致突变物质的浓度，除嗅除味；②充分地利用剩余臭氧，强化分解水中有机物，降低尾气中臭氧含量；③提高臭氧转移效率；④降低臭氧投量；⑤既适合现有水厂改造（改造接触池）、也适合新水厂建设（建催化氧化池）。
但是仍有一些问题值得注意：①若水中含有大量自由基捕获剂CO32-、HCO3-、H2PO4-、HPO42-等）将降低羟基自由基的作用；②羟基自由基会与水中天然有机物反应，从而减少其对其它难氧化物质的去除；③催化剂的选择与污染物的性质密切相关，需通过实验选取最适合的催化剂。
