臭氧应用技术和市场开发研究
前 言
国际上，水厂臭氧处理是臭氧业的主要的，成规模的应用市场。在国内水厂普遍应用臭氧活性炭工艺改造传统处理工艺。以前，臭氧业界一直在寻找、开发臭氧的各种应用市场领域以使臭氧业能快速发展，而应用开发的困难与缓慢造成主力市场的缺失（无KILL ＡPPLICATION,杀手应用），也使得臭氧业的发展带来浮躁和缺乏规模。
臭氧在瓶装水生产中用于消毒处理是前几年臭氧应用的主要成熟市场，因与紫外线消毒相比有一定的应用优势，即高浓度臭氧水杀菌更彻底并且能同时对瓶、瓶盖、加盖时进行消毒，紫外线则不能。瓶装水市场的消毒使用臭氧基本成为标准工艺，给臭氧业带来了信心和起点。只是瓶装水业的投资近年来趋于饱和，业界正将其应用于瓶装水的延伸市场-直饮水或分质供水的消毒工艺，但直饮水涉及社区管网改造并没大规模推广，其中的臭氧消毒也规模有限。
近年来的药厂GMP改造产生的臭氧消毒需要应归功于一些臭氧企业的应用市场开发，GMP认证中并不以臭氧消毒为必须，但臭氧的消毒特性应用于药厂空调系统具无其他方法替代的优势，开发这一市场应用的臭氧企业因此获的良好的回报。只是随市场成熟竞争日益加剧，而随药厂的改造接近完成，该市场域块也趋饱和。
1.民用、家用应用
基于臭氧在工业和行业应用开发方面的困难，许多臭氧企业开发民用市场的臭氧产品，但因应用技术开发的缺乏，臭氧家电的定位不当或虚假定位，造成许多企业的损失：
1.1空气净化消毒
虽然SARS期间的恐慌心理使得很多家用臭氧消毒机获得好的销售业绩，但应用臭氧对民用环境空气进行消毒净化还是一个可疑的市场定位。按卫生规范，臭氧空气消毒浓度为20-30ppm，消毒时间0.5小时，而人的环境中臭氧浓度不能高于0.1ppm，二者相差200-300倍，因此净化处理时不能人机并存。民用环境中的空气净化需要连续式、人机并存式净化消毒技术，这方面已用许多很好的技术产品如高压静电、等离子体、纳米光触媒等。民用空气净化市场在国内还是个开发中的市场，据预测该领域市场空间巨大，许多高压景点、等离子体、光触媒产品企业正在对市场进行开发投入。高压静电技术、等离子体技术与臭氧发生技术有技术同源性，愿意开发空气净化市场的臭氧企业大可以开发那磊技术产品。当然对小空间用臭氧进行高浓度空气和表面消毒存在较大的家用卫生市场，如消毒碗柜，但主要由大型家电企业开发与竞争，技术型臭氧企业只为其提供臭氧元件。
1.2果蔬净化
根据我们测试，使用普通家用臭氧机在水中曝气，能达到的臭氧水浓度最高为0.2-0.3mg/l，这种浓度下臭氧对各种农药去除基本无效果。法国Buescher等人的测试显示，对容易取出的有机磷农药，臭氧浓度要达5-10mg/l作用10-15分钟才能有满意的去除，而对有机氯农药，在20mg/l臭氧水下作用15分钟也才有50%去除，这是对农药水溶液的臭氧处理而言，而对果蔬表面残留农药处理，只要超过浓度1-2mg/l臭氧水的浸泡会使果蔬漂白并且严重破坏营养，故是不适用的。经我我们与农科院植保所多次测试，去除黄瓜表面有机磷农药，0.4mg/l左右的臭氧水浸泡15-30分钟与自来水浸泡同样时间效果接近，50-60%的去除率，用工艺比较复杂的臭氧高级氧化技术处理，对表面农残去除改进不大，用专用洗洁精效果也类似，去除效果最好的方法使用热水炒，能达90%以上。因此，用臭氧清除果蔬表面农残，技术的适宜性、有效形式很可疑的，并且臭氧氧化农药产生的反应物质的毒性缺少可靠的检测以确定不会产生新的危害。事实上，许多净菜加工企业购买的臭氧处理设备多被废置，市场上的各类果蔬净化机除臭氧水消毒的功能真实外，因其净化功能缺少可靠性和没有公论，其市场也是边缘性的。
1.3生肉净化
市场上有用臭氧处理生肉去除瘦肉精的宣传与演示，其实臭氧处理只涉及物体表面，宣称臭氧能去除生肉内部的化学物质，技术上是自欺的，销售上是欺人的。并且，因臭氧作为强氧化剂，与生肉表面的脂肪、蛋白质等有机物的氧化反应产生了各种中间态物质，完全可能对人体存在毒性。臭氧企业若未对反应产物经认真毒性测试而指导用户用臭氧机对生肉进行处理食用，将冒较大的安全风险。
2. 水处理应用
众所周知，水长的臭氧处理使臭氧设备尤其是大型臭氧设备的核心市场，许多大型水厂、院校和研究机构正研究臭氧矗立在当地水质条件下的应用工艺和技术，现在主要集中在臭氧预处理工艺和臭氧活性炭工艺，一些臭氧企业也在开发适于水厂的大型臭氧机，希望在市场成熟时分一杯羹。但在国外水务企业开始投资国内水厂、国外大型臭氧技术进入开拓国内市场时，在水厂改造的市场逐步成熟过程中，国内臭氧企业已未成熟的大型臭氧技术、未长大的企业规模进入竞争，其效果是可疑的。立足于现有技术条件，开发中小规模水处理的应用技术和市场开发，对大部分臭氧企业是更适当选择：
2.1游泳池水处理
游泳池循环水用臭氧消毒无疑比氯消毒对人体健康具大的优势，除不产生三氯甲烷等有害物外，也大大提高水体感官度。臭氧消毒应用工艺有标准设计，几百克的臭氧机国内企业生产也不困难。没有形成市场规模的原因。
1.卫生部门检测游泳池水要测余氯，因此臭氧消毒的游泳池还必须投氯，虽然投氯量可减少2/3，臭氧不能完全替代氯。
2.许多游泳池不规范操作水循环系统，为省钱尽可能不运行，往池里直接投氯，而臭氧处理，若循环水不运行，则臭氧消毒无法进行。
3.一般认为臭氧处理成本高。
4.臭氧企业在该领域市场开拓不够。
许多国内臭氧企业已可以生产低成本、高可靠性、几百克级的臭氧机，随市场的成熟，只要加强开拓宣传，国产设备是有条件以成本优势竞争游泳池水处理市场的。
2.2 渔业水处理
水产养殖业的臭氧处理是水产养殖的一种新技术。在循环水工厂化养渔场和育苗用水消毒处理中，臭氧消毒与紫外线消毒一直是二种竞争性技术，但随着臭氧在养殖水处理应用技术的成熟，用户选择臭氧处理日增。
臭氧处理比紫外线消毒在渔业水处理中的优势：
1.臭氧能去除藻类，紫外线有时从尽藻类生长。
2.臭氧处理同时能降低亚硝氮和有机物，紫外线不能。
3.臭氧处理对水质清澈度要求比紫外线宽。
4.纯氧源臭氧处理同时对水体增氧。
臭氧具有强烈的杀菌作用，但其过量残留对养殖的鱼也有损害，为此必须通过后处理将臭氧或臭氧合成物去除后再用于养殖用水。特别是海水臭氧处理时，海水中含有各种微量元素，其中含有的溴、氯、碘、铁、锰等离子都能被臭氧及其分解产生的强氧化剂氧化而生成氧化性物质（OPO）,臭氧处理海水产生OPO的现象，是海水臭氧处理区别于淡水臭氧处理的一个显著特点。经测试，同样投加量的臭氧在淡水中何在海水中对细菌杀灭效果大致相同，因此可以判定OPO与臭氧的杀菌能力相当。残留的臭氧或OPO物资对生物体有毒性，必须去除，OPO的半衰期比臭氧长得多，故海水处理的复杂性更大。
在苗种生成的养殖水处理和工厂化养殖循环水处理的实际处理中，对不同的养殖品种必须使用不同的处理工艺和工作条件。我们与水产科研究机构合作，将臭氧处理技术应用于鲍鱼育苗、对虾育苗、贝类净化、鲟鱼育苗、松江鲈鱼育苗、养虾工厂、养鱼工厂、藻类培养等，反复实践，开发了相应的工艺流程和工况等应用技术，故能取得比紫外线更好的应用效果。
2.3工业循环水处理
现有工业循环冷却水中大量使用化学药剂成本较高，其排放对环境也造成威胁。在冷却水稳定剂的研发中，臭氧处理是有希望取代化学法的新型技术之一，报道中，国外一些公司对此作下了不少的技术研究和应用，如美国全国水处理公司用臭氧作为唯一的处理药剂来替代其他药剂用于工业循环冷却水处理，能阻垢、缓蚀、杀菌，能使冷却水在高浓缩倍数甚至零排污下运行，并成功处理了130多座系统。国内有些单位如请化做过这方面的课题研究，但需进一步研究确定臭氧冷却水的水质条件、温度范围、对中间产物的分析、臭氧处理法的工程评估和成本分析与其阻垢、缓蚀技术的复合等应用技术方面的问题。
该领域存在比较大的潜在市场，但需要在应用技术和工艺条件方面增加研究投入。我们也在近期正与其他单位一起开发臭氧-超声波用于闭式循环冷却水处理的工艺。
2.4 废水处理
臭氧在废水处理中作为消毒剂使用面临很大竞争，各种氯制剂、二氧化氯、过氧化氢、紫外线等，与一些常规方法比以设备成本和操作成本论臭氧处理都存在很大劣势。但在某些化工废水中，利用臭氧作为强氧化剂，或者是用臭氧的高级氧化技术应用于难降解有机废水，是一些国内外机构的研究课题。各种臭氧氧化技术和高级氧化技术如UV/O3H2O2/O2、O3/催化剂、UV/O3/H2O2适应于处理各种不同的难降解有机废水，如美国环保局规定，UV/O3为处理多氯联苯的最佳实用技术。国内一些院校对臭氧高级氧化技术的应用研究可能对臭氧企业开辟新的市场领域。
3. 工业氧化应用
利用臭氧的强氧化性应用于工业产品生产中以提高产品的质量或特性，其工艺是企业的专有的保密技术，如在纸浆漂白、碳黑处理等领域。近年一个新领域是在塑料复合膜的复合工艺中使用臭氧氧化替代空气氧化，因包装和复合材料业巨大的市场规模使得臭氧在此领域的开发应用前景诱人。国外的研究表明，在薄膜的复合工艺重视用臭氧氧化能大大增加复合强度，提高复合膜品质，同时也能减少粘合剂使用量，降低挤出温度。国内的一些薄膜产品企业已有应用臭氧处理工艺的生产线，但对于不同的复合薄膜品种，臭氧处理的浓度、时间等应用技术条件需要优化研究。臭氧企业可以增加在这方面的开发投入而成为该领域的专业技术持有者。
4. 农业应用
4.1 臭氧用于农业大棚的病害防治已有个别臭氧企业做出尝试，但商缺系统性的应用技术研究。绿色农业、有机农业的发展需要对病虫害防治采用传统的化学农药以外的技术和手段，农业植保界迄今还没找到可靠的、可大规模应用的方法。国内应用臭氧对食用菌培育的研究表明臭氧对食用菌的生长环境的精缓可大大提高食用菌的生长速度和品质，显示出臭氧在潮湿、较封闭的农业温室环境中有良好净化消毒作用，也有可能使其应用于各种农业大棚。但我们的实验表明，臭氧大规模应用农业大棚生产还需解决以下应用技术方面的问题：
4.1.1对不同大棚作物如黄瓜、西红柿等需研究对其产生有害影响的不同臭氧浓度和作用时间。
4.1.2对不同的温室病害如白粉病、霜霉病、灰霉病、根腐病等须确定有效防治的不同的臭氧浓度鱼作用时间。
4.1.3研究不同时段臭氧处理，如早上、中午、晚上，对作物和病害的不同影响。日照下和阴天臭氧处理的效果也有很大区别。
4.1.4臭氧处理的不同方式，如用臭氧水喷洒和臭氧气体直接作用，其效果差别也很大。
4.1.5在作物的不同生长阶段，如苗期、成熟期，臭氧的作用浓度和方式也有很大不同。
4.1.6无土栽培和普通栽培的臭氧处理方法存在很大差别。
不言而喻，农业植保的臭氧处理需在应用技术和方法研究方面耗费很大的时间和投入，但农业市场的巨大和农产品绿色化的明显趋势也可能使投入的企业获得可观的回报。
4.2 在集约式畜牧养殖场中，臭氧消毒除臭更是一种有前途的手段。我们在鸡舍的测试表明，使用臭氧定期消毒以控制环境中的细菌繁殖和除臭，可使肉鸡在整个生长期无病，对鸡的生长也无影响。但开发畜牧市场尚有以下问题：
4.2.1在臭氧处理环境中生长的鸡在分栏后很易生病，故须对整个鸡场以及鸡从孵化到宰杀的整个过程的生长环境进行处理控制。
4.2.2对畜牧养殖的臭氧处理还需做出工程评价及经济分析。
4.2.3臭氧长期使用对较长生命期的如蛋鸡的影响需要评估。
4.2.4养鸡场近年的低效益影响对新设备和技术的投资能力。
5. 卫生消毒应用
5.1臭氧在卫生消毒的主流市场-医院消毒领域一直没有大的市场份额。在卫生消毒规范中臭氧是作为一项非主要的氧化性消毒剂来介绍，其原因在于臭氧用于医院消毒方面存在的一些不利特性，如对金属和物品的腐蚀、消毒效果受有机物影响严重、使用较不方便成本较高等，而且现也已有许多较新的消毒剂和消毒方式竞争，如稳定型二氧化氯、过氧化氢发生器、等离子体消毒、高氧化还原水消毒、电解水消毒等，各具特性。利用臭氧的独特特性开发专用的消毒方式或产品，是在医院消毒领域竞争的有效方法。如有企业开发的医院‘床单位消毒器’，利用臭氧的气体特性，将医院的被褥、床垫装如密闭塑料袋后加压诸如臭氧气消毒，解决了医院被褥难消毒处理的问题，并且该方法很难被其他消毒方式替代。
5.2臭氧在食品工业用于对车间、生产用水、用品器皿的消毒杀菌是一个比较有前途的应用领域。自1997年美国FDA公告EPRI专家委员湖的结论，承认臭氧应用于食品过程符合GRAS（通用安全标准），臭氧可作为无限制的添加剂应用于食品业，臭氧在世界食品加工领域的应用得以快速发展，成为标准的冷杀菌技术之一，可喜的是，一些外向型的国内食品企业也已开始应用对生产环境和工艺过程进行杀菌。基于臭氧杀菌技术已被认定未无安全性危害、完全的无残留特性以及与其他食品业杀菌方法相比的方便性、广适性、故在该市场领域不至面临其他消毒产品的激烈竞争，随食品工业的发展，臭氧冷杀菌技术预计有很大市场空间。可能的应用如下：
5.2.1生产车间空气杀菌及表面消毒。
5.2.2生产用水净化。如用臭氧水对食品原料冲洗。
5.2.3冷库消毒。
5.2.4果蔬储藏保鲜。
5.2.5生产用具、工作服等消毒。
6. 结论
臭氧企业应选择专门的行业和市场领域，研究在该领域的应用技术专有技术，作为企业生存发展的基点；总体而论，臭氧水处理的应用市场远大于空气处理；在空气净化、处理、消毒领域，存在许多与臭氧技术同源性的更具优势的技术，臭氧企业大可相那些技术领域扩展；单一的臭氧家电产品，其应用技术和市场基础是可疑的；无专业应用技术基础的中小规模臭氧企业，其生存空间会很少。
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