一、臭氧的起源及國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

　　早在1785年，德國(guó)物理學(xué)家馮·馬魯姆用大功率電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)空氣流過一串電火花時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種特殊氣體，但并未深究。1840 年德國(guó)科學(xué)家舒貝因?qū)㈦娊夂突鸹ǚ烹娫囼?yàn)過程中產(chǎn)生的一種異味氣體確定為 O3，命名為OZONE(臭氧)，臭氧的特性和功能開始進(jìn)入科學(xué)研究領(lǐng)域，并逐漸進(jìn)入了工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。到二十世紀(jì)末，臭氧的工業(yè)應(yīng)用已非常普遍， 廣泛應(yīng)用于飲用水處理、污水處理、紙漿漂白、醫(yī)藥中間體合成、香料合成、煙氣脫硝、廢舊輪胎處理、疾病治療、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。

　　目前，以 Ozonia 、WEDECO、OEI、日本三菱電機(jī)、美得華等為代表的國(guó)際臭氧行業(yè)知名企業(yè)都已進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，并通過并購(gòu)、國(guó)產(chǎn)代工等形式迅速擴(kuò)張，加大了對(duì)包括中國(guó)在內(nèi)的新興國(guó)家市場(chǎng)的開拓力度。

　　二、國(guó)內(nèi)臭氧的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

　　我國(guó)臭氧發(fā)生技術(shù)起步較晚，上世紀(jì) 70年代中期，國(guó)內(nèi)開始進(jìn)行臭氧技術(shù)的研究開發(fā)； 90年代，礦泉水、純凈水臭氧消毒技術(shù)的推廣應(yīng)用，醫(yī)藥行業(yè)采用臭氧進(jìn)行空氣殺菌處理，以及小型家用臭氧發(fā)生器的應(yīng)用，促進(jìn)了我國(guó)臭氧行業(yè)的發(fā)展。

　　2000年后，我國(guó)工業(yè)用大型臭氧設(shè)備制造技術(shù)的研究取得大量成果，在臭氧放電管、熔斷器、中高頻電源、特種變壓器等大型臭氧發(fā)生器制造的關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破，相繼研制成功的 3kg/h、10kg/h、20kg/h、50kg/h、80kg/h、100kg/h、120kg/h等大型中高頻臭氧發(fā)生器，將中國(guó)臭氧技術(shù)逐步提升到國(guó)際先進(jìn)水平。

　　2010年6月1日實(shí)施臭氧發(fā)生器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水處理用臭氧發(fā)生器》（CJ/T 322-2010）以及2020年7月1日實(shí)施的臭氧發(fā)生器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水處理用臭氧發(fā)生器技術(shù)要求》（GB/T 37894-2019），使我國(guó)臭氧發(fā)生器標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌，對(duì)我國(guó)臭氧行業(yè)整體技術(shù)水平的提升和市場(chǎng)的規(guī)范起到重要作用。經(jīng)過多年的積累和發(fā)展，我國(guó)的臭氧系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)水平、制造水平和市場(chǎng)規(guī)模有了很大提高，并在市政給水、市政污水、工業(yè)廢水、低溫?zé)煔饷撓?、精?xì)化工氧化、泳池水消毒、空間消毒、飲料食品等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展、環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高及環(huán)境保護(hù)力度的持續(xù)加大，中國(guó)臭氧行業(yè)將迎來(lái)新的高速發(fā)展的時(shí)期。

　　但我國(guó)臭氧行業(yè)目前仍存諸多問題，還需進(jìn)一步完善和規(guī)范。第一，行業(yè)內(nèi)企業(yè)發(fā)展水平良莠不齊，大部分企業(yè)研發(fā)投入有限，需要加大產(chǎn)品研發(fā)力度，進(jìn)一步提高產(chǎn)品規(guī)格和性能指標(biāo)，以滿足市場(chǎng)對(duì)大產(chǎn)量、高性能臭氧設(shè)備的需求；第二，臭氧設(shè)備加工水平、集成度、系統(tǒng)配套水平有待提高，應(yīng)用技術(shù)研發(fā)需加大投入，拓展臭氧的應(yīng)用領(lǐng)域；第三，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)有待進(jìn)一步規(guī)范，避免行業(yè)內(nèi)惡性競(jìng)爭(zhēng)局面，鼓勵(lì)臭氧設(shè)備制造企業(yè)積極參與國(guó)際高端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)；第四，需要加大臭氧應(yīng)用的宣傳、加強(qiáng)臭氧系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)的科普，提高廣大設(shè)計(jì)單位、工程公司、用戶的認(rèn)知水平，從監(jiān)督、使用規(guī)范的角度減少部分制造企業(yè)虛報(bào)性能參數(shù)、虛報(bào)產(chǎn)量、以次充好等惡意競(jìng)爭(zhēng)行為。

　　三、臭氧行業(yè)的應(yīng)用前景

　　未來(lái)，臭氧在市政給水、市政污水、工業(yè)廢水、低溫?zé)煔饷撓酢⒒ぱ趸?、泳池水消毒、空間消毒、飲料食品、半導(dǎo)體清洗、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域都將有更加廣泛的應(yīng)用，其中：

　　1、市政給水深度處理

　　臭氧-生物活性炭技術(shù)應(yīng)用于給水深度處理，主要以改善水質(zhì)為主要目的。未來(lái)，市政給水的水源將越來(lái)越依賴地表水，地表水有相當(dāng)一部分為Ⅳ類、Ⅴ類，有些為劣Ⅴ類，水體受到一定程度的污染；盡管政府采取措施對(duì)水體污染進(jìn)行了控制，但難以在短期內(nèi)有效控制。常規(guī)給水處理工藝對(duì)溶解性有機(jī)物處理效果不理想，出水有異味、口感差、色度偏高、COD偏高等問題突出，臭氧-活性炭深度處理工藝能夠有效解決此類問題，使出水水質(zhì)全面達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。此工藝技術(shù)特點(diǎn)鮮明、占地面積小、處理效果好、運(yùn)行成本低，特別是在深度處理升級(jí)改造項(xiàng)目中優(yōu)勢(shì)突出；隨著全民生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，深度處理在縣級(jí)、園區(qū)級(jí)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)的給水深度處理項(xiàng)目中將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

　　2、市政污水及各類難降解工業(yè)廢水處理

　　市政污水處理廠深度處理升級(jí)改造項(xiàng)目，出水水質(zhì)要求達(dá)到一級(jí)A、地表Ⅳ類，甚至地表Ⅲ類的水平，常規(guī)處理工藝難以達(dá)到技術(shù)要求；往往需要臭氧高級(jí)氧化或者催化臭氧氧化工藝。特別是北方缺水地區(qū)利用深度處理后的出水作為河道補(bǔ)水、地下水補(bǔ)水、中水回用等，具有很高的環(huán)保價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

　　難降解工業(yè)廢水，諸如煤化工廢水、焦化廢水、印染廢水、制藥廢水、化工廢水、煉油廢水、化纖廢水等等。臭氧氧化應(yīng)用于廢水處理有多重明顯的作用，能夠氧化細(xì)胞內(nèi)酶、破壞DNA、RNA物質(zhì)，透過細(xì)胞膜使之發(fā)生通透性的畸變，破壞發(fā)色基團(tuán)中的不飽和鍵（芳香基或者共軛雙鍵）、破壞C=C雙鍵轉(zhuǎn)化為羧基、羧酸或者酮，去除氰、硫氰等毒性有機(jī)物。催化臭氧氧化工藝能夠進(jìn)一步改善臭氧氧化的局限性，降低臭氧氧化的選擇性、提高廢水COD 的去除率,減少小分子的醛、酮、羧酸等中間中間產(chǎn)物、將有機(jī)物徹底礦化為CO2、H2O，減少硝基苯等毒性中間產(chǎn)物。催化臭氧氧化工藝不產(chǎn)生二次污染，處理效果好、經(jīng)濟(jì)性好，工程可行性最強(qiáng)，發(fā)展前景良好。

　　3、煙氣脫硝處理

　　臭氧氧化法脫硝，是將煙氣中不溶于水的NO和難溶于水的NO2氧化成易溶于水的N2O5，隨脫硫洗滌一并脫除。具體脫除反應(yīng)機(jī)理有65種之多，起主要作用的基元反應(yīng)如下：

　　　　　NO  + O3=NO2 + O2       快
　　　　　2NO2 + O3=N2O5 + O2    快
　　　　　N2O5 + H2O=2HNO3        快
　　　　　Hg0 + O3 =Hg+2O2    快

　　NOx 被迅速轉(zhuǎn)化成溶于水溶液的硝酸酐，很容易通過水洗吸收，并與漿液快速反應(yīng)，從而不可逆地脫除了NOx；除了NOx 之外，一些重金屬，如汞及其他重金屬污染物也同時(shí)被臭氧所氧化，因此氧化脫硝具有很好的脫汞效果；與CO、SOx 等其他燃燒產(chǎn)物相比，臭氧對(duì) NOx 的氧化反應(yīng)速率常數(shù)比氧化CO、SOx高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，故CO、SOx 等的存在對(duì)其影響較小。

　　臭氧化法脫硝與傳統(tǒng)的還原法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)

　?、瘛⒃诂F(xiàn)有的脫硫塔中對(duì)多種污染物一并脫除，不需要增加其他設(shè)施；

　?、?、氧化過程在煙道中進(jìn)行，僅需對(duì)煙道改造，工程量小，爐外脫硝對(duì)鍋爐影響??；

　　Ⅲ、反應(yīng)區(qū)溫度范圍要求不高；不使用氨等還原劑；

　?、?、調(diào)節(jié)靈活，可根據(jù)NOx含量和煙氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，脫硝效率可達(dá)90%以上

　?、?、適應(yīng)今后煙氣排放脫汞要求，提前達(dá)標(biāo)，無(wú)需再上脫汞設(shè)施。

　　目前，臭氧氧化法脫硝工藝已經(jīng)廣泛應(yīng)用于重油裂解加熱爐、熱電鍋爐、工業(yè)鍋爐、煤電鍋爐、生物質(zhì)鍋爐、焦?fàn)t、鋼鐵燒結(jié)機(jī)等，取得了良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。隨著環(huán)保力度的進(jìn)一步加大、排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高，臭氧在脫硝行業(yè)的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。

　　四、競(jìng)爭(zhēng)充分，行業(yè)前景向好

　　近年來(lái)，在國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策推動(dòng)下，臭氧發(fā)生器行業(yè)發(fā)展前景明朗，行業(yè)新注冊(cè)企業(yè)數(shù)量增多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2019年，臭氧發(fā)生器行業(yè)新注冊(cè)企業(yè)數(shù)量就達(dá)到了80多家。截至2020年6月，國(guó)內(nèi)共擁有臭氧發(fā)生器相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量為700多家，主要分布在山東(150多家)、江蘇(140家)、廣東(100多家)三個(gè)省份。越來(lái)越多的企業(yè)和專業(yè)人員參與到臭氧行業(yè)中，為臭氧行業(yè)加入了新鮮血液，推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也加劇了行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。臭氧發(fā)生器主機(jī)（以液氧氣源計(jì)）的單價(jià)已經(jīng)從10年前8-10萬(wàn)元/kg.O3下降到2-4萬(wàn)元/kg.O3，行業(yè)平均毛利率下降到35%以下。充分競(jìng)爭(zhēng)的背后，很多中小臭氧企業(yè)也面臨被兼并和整合。

　　在大型環(huán)保治理工程中，臭氧發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)備是關(guān)鍵的工藝設(shè)備，是國(guó)家實(shí)現(xiàn)“十三五”節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)備之一。臭氧行業(yè)的未來(lái)發(fā)展與國(guó)家環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排的政策和執(zhí)行力度密切相關(guān)。國(guó)家“十三五規(guī)劃綱要”提出的培育服務(wù)主體，推廣節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，支持技術(shù)裝備和服務(wù)模式創(chuàng)新，完善政策機(jī)制，促進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。同時(shí)，提出要增強(qiáng)節(jié)能環(huán)保工程技術(shù)和設(shè)備制造能力，研發(fā)、示范、推廣一批節(jié)能環(huán)保先進(jìn)技術(shù)裝備。相關(guān)規(guī)劃的出臺(tái)為主要應(yīng)用于環(huán)保行業(yè)的臭氧設(shè)備制造創(chuàng)造了良好的發(fā)展環(huán)境。預(yù)計(jì)至2020年，我國(guó)GDP總量將比2010年翻一番，這將會(huì)帶動(dòng)與此相關(guān)的臭氧設(shè)備制造行業(yè)的發(fā)展。

　　“十二五”期間，我國(guó)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)以15%至20%的速度增長(zhǎng)，十二五期間環(huán)保投資3.4萬(wàn)億元，比十一五期間增長(zhǎng)了62%。據(jù)環(huán)保部規(guī)劃院測(cè)算，預(yù)計(jì)“十三五”期間環(huán)保投入將增加到每年 2 萬(wàn)億元左右，“十三五”期間社會(huì)環(huán)?？偼顿Y有望超過17萬(wàn)億元。大量的社會(huì)環(huán)保投資將帶動(dòng)大型臭氧系統(tǒng)設(shè)備的市場(chǎng)需求。受益于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)加速、國(guó)家對(duì)環(huán)保問題的日益重視以及投入的不斷增大，臭氧設(shè)備制造行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷延伸和豐富，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的直接貢獻(xiàn)將逐漸增大，將成為改善經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的先進(jìn)制造業(yè)，發(fā)展前景廣闊。

　　此外，國(guó)際市場(chǎng)臭氧設(shè)備需求逐年增加，隨著我國(guó)臭氧設(shè)備制造技術(shù)逐漸達(dá)到并超越國(guó)際同類先進(jìn)企業(yè)水平，依靠成本和服務(wù)優(yōu)勢(shì)，我國(guó)臭氧設(shè)備制造企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力將進(jìn)一步提升，國(guó)際市場(chǎng)占有率將不斷提高。