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一般而言，化工废水经过前端生化处理单元长时间的生化处理后，大量易生化和可生化的有机污染物均已大部分得到降解，而残留于水中的微量有机物却影响了污水的达标排放或回用。有研究显示，化工废水中残留在后处理或外排水中的有机污染物主要包括两类，第一类为污水中原有的难生化有机物，例如外排水中微量的二甲酚、三甲酚、苯胺类、吡啶、吲哚类等长链、多环及缩聚类物质均属难生化有机物，基本上不为生物所氧化。第二类为生化过程中产生的可溶性微生物产物（SMP），SMP是可以生物降解的，但是其降解速率很慢，仅为一般可生化有机物生化速率的几十分之一或更低。显然，此类污水再采用单纯的生化处理效率极低。

臭氧催化氧化技术属于高级氧化水处理技术中的一个重要分支，主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现，将大分子、难以生物降解的有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，臭氧对有机物色度，臭味，浊度，都有很好的去除效果，更为重要的是其可以大幅提高废水的可生化性，有利于后续的生化处理，从而保障废水达标外排或中水回用。其主要原理为：臭氧分子在高效催化剂的催化作用下产生大量的羟基自由基团（?OH），该自由基团相对于臭氧具有更高的氧化能力（氧化还原电位E0 =2.85 V，臭氧E0 =2.07 V，反应速率常数大，羟基自由基与大多数有机物反应的速率常数在106～1010 mol-1.s-1），而且其几乎可以无选择性的对有机物进行氧化分解。该技术的关键点在于如何提高臭氧的吸收效率及转化效率。