2.5 臭氧的制备及经济性分析
生产O3的方法有无声放电法、放射法、紫外线法、电解法等。在实际净水厂应用中都采用无声放电法。
使氧气（O2-）转变O3，首先需要有很大的能量将O—O键裂解为氧原子。无声放电就是利用高速电子来轰击氧气，使其分解成氧原子：
O2 ＝ 2O
离解后的氧原子有些合成臭氧：
3O ＝ O3
有些重新合成为氧气，有些则和氧气合成为O3：
O + O2 ＝ O3
上述反应都是可逆的，生成的O3也会分解成为氧原子活氧气。所以，通过放电区域的氧气中只有一部分能够变成O3，因此生产出来的O3通常指含一定浓度O3的空气，称为臭氧化空气，并非纯臭氧气。
每生产1千克O3理论上需要耗能0.836kW.h；而用空气生产O3时，只有4～6%的电能作了有效功，实际每千克O3耗电15～20kW.h.用纯氧气生产O3的电耗大约可降低一半左右。
根据目前的技术水平，O3的生产原料分为空气、纯氧气、液氧三种。
采用液氧一般适用于中小规模（臭氧量<50kg/h）。采用变压吸附法或负压吸附法现场制取纯氧，适用于臭氧量>50kg/h的规模。利用干燥空气制取O3，获得的臭氧浓度一般在1～3%；而利用纯氧或液氧生产的臭氧浓度可达10%左右，而且空气制取O3的电耗约为另外两种方法的2倍。
据有关报道，利用干燥空气、现场制纯氧、购买液氧三种方法制取O3，每千克O3的生产成本分别约为16.0元、12.0元和17.3元。可见现场制取纯氧的办法成本最低。若按投加量5mg/L计，每吨水采用O3的处理成本为0.06元。
实际工程中，O3多不单独使用，常与颗粒活性炭联用对饮用水进行深度处理，即臭氧——活性炭水处理工艺，效果良好。对其生产成本进行分析，水厂规模在5～40万吨/天时，因采用臭氧——活性炭工艺而增加的制水成本在0.10～0.15元/吨之间。根据我国各自来水厂的供水状况，从提高水质和人们的生活水平考虑，这种工艺是完全可以接受的。
2.6 使用臭氧存在的问题
O3氧化能力很强，但也并非十全十美。应用O3也存在着一些问题，O3化会带来副产物。
微污染水源中有机物种类繁多，O3-能与有机物反应生成一系列的中间产物。要对其全部进行检测是非常困难的。因此，世界卫生组织（WHO）采用溴酸根和甲醛作为O3副产物的指标。
由于经济方面等原因，O3投加量不可能大到将大分子有机物全部无机化；另外，即使过量投加O3，也会有其他物质出现，也不可能使有机物全部矿化，因为O3氧化大多数有机物产生的不完全氧化产物可能阻碍O3的进一步分解，导致O3不可能将这些中间产物完全氧化，如甘油、乙醇、乙酸等。同时，O3不能有效的去除氨氮，对水中有机氯化物无氧化效果。
O3处理时与有机物反应生成不饱和醛类、环氧化合物等有毒物质，对人体健康有不良影响。如果水中含有较多的溴离子，O3会将其氧化为次溴酸。次溴酸与卤化消毒副产物的前体物反应，会产生溴仿和其它溴化消毒副产物。溴离子还能被进一步氧化为溴酸盐离子，从而导致出水呈致突变阳性。臭氧化后水中可同化有机碳（AOC）上升，可能会造成水中细菌的再度繁殖。为了维持管网中有足量的剩余消毒剂，在臭氧处理后再加氯或氯胺处理会分别生成三氯硝基甲烷和氯化氰，成为新的消毒副产物，其毒性现尚不清楚。对某些农药，O3氧化后的产物可能更有害。
总体上说，虽然应用O3时有副产物生成，但一般情况下浓度不高，毒性问题也不严重。根据目前的研究，无论在副产物的生成量和毒性，还是在出水的致突变活性方面，O3都比Cl2和ClO2理想。
结论
1.ClO2和O3都是高效的氧化消毒剂， 其氧化消毒能力受pH值及水中氨氮的影响均较小，消毒都不会产生三氯甲烷，，是液氯消毒的理想替代产品。
2. ClO2比O3具有更高的稳定性，同时又比氯具有更强的消毒能力；但氧化能力比O3差。但用臭氧消毒时，为了维持管网中的持续消毒能力，需要采用氯、氯胺、二氧化氯等作为辅助消毒剂。
3. 为避免生成三卤甲烷难以去除，在原水腐殖质、藻类、酚含量高的水厂，建议使用ClO2或O3进行预处理。
4. 水处理中采用O3要比采用ClO2成本略高，但从水质来讲，采用臭氧——活性炭工艺要比采用ClO2好。就经济水平而言，这两种改进水质的方法都是可以接受的，各水厂可以根据具体情况采用相应的的措施。
5. 由于ClO2和O3氧化能力都很强，并都具有毒性和腐蚀性，在使用中宜注意安全防护措施。（考试大编辑整理）
