臭氧发生器产生出来的臭氧具有良好的消毒和氧化性能，被广泛应用于饮用水处理。自1906年在法国尼斯开始，它已连续用于饮用水处理约100年。从那时起，臭氧就一直在尼斯中使用，尼斯也因此被称为臭氧化饮用水处理的诞生地。臭氧在世界各地的水处理厂用于处理消毒、消毒副产物、臭味、颜色、微凝结和其它水处理需求。臭氧比任何其它消毒剂更能有效地消灭细菌和非活性病毒。当臭氧作为一种用于饮用水处理的气体时，主要是由于它的氧化强度。臭氧能氧化许多无机化合物，包括铁、锰、硫化物、亚硝酸盐、砷、溴离子和碘离子。通过臭氧氧化，水供应中的铁和锰可以降低到非常低的安全水平。同样的过程也被用于释放有机结合的重金属，否则很难去除。

所有的臭氧应用都涉及氧化反应，无论是用于消毒还是特定污染物的氧化。难氧化的有机化合物包括许多溶剂、大多数杀虫剂和引起臭味的化合物（2-甲基异龙脑和土臭素），它们是藻类生长和分解的副产品。这种饱和的有机物仅靠臭氧是不能迅速氧化的。然而，它们可以被羟基自由基（OH•）氧化。当自然产生的羟基自由基浓度不足时（臭氧分子分解形成羟基自由基，羟基自由基对有机和无机化合物的氧化反应很快），或者当令人讨厌的臭味化合物浓度过高时，可以加入过氧化氢，同时增加臭氧剂量，可以产生更多的羟基自由基（OH•）氧化。

被臭氧或羟基自由基OH•氧化的有机化合物形成更短的有机分子链。幸运的是，许多这些短链有机物很容易被生物降解，可以在生物处理中去除。

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