一、臭氧的起源及國外發(fā)展現狀

　　早在1785年，德國物理學(xué)家馮·馬魯姆用大功率電機進(jìn)行實(shí)驗時(shí)發(fā)現當空氣流過(guò)一串電火花時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一種特殊氣體，但并未深究。1840 年德國科學(xué)家舒貝因將電解和火花放電試驗過(guò)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(kāi)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)應用。到二十世紀末，臭氧的工業(yè)應用已非常普遍， 廣泛應用于飲用水處理、污水處理、紙漿漂白、醫藥中間體合成、香料合成、煙氣脫硝、廢舊輪胎處理、疾病治療、倉儲運輸等領(lǐng)域。

　　目前，以 Ozonia 、WEDECO、OEI、日本三菱電機、美得華等為代表的國際臭氧行業(yè)知名企業(yè)都已進(jìn)入中國市場(chǎng)，并通過(guò)并購、國產(chǎn)代工等形式迅速擴張，加大了對包括中國在內的新興國家市場(chǎng)的開(kāi)拓力度。

　　二、國內臭氧的發(fā)展歷程及現狀

　　我國臭氧發(fā)生技術(shù)起步較晚，上世紀 70年代中期，國內開(kāi)始進(jìn)行臭氧技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)； 90年代，礦泉水、純凈水臭氧消毒技術(shù)的推廣應用，醫藥行業(yè)采用臭氧進(jìn)行空氣殺菌處理，以及小型家用臭氧發(fā)生器的應用，促進(jìn)了我國臭氧行業(yè)的發(fā)展。

　　2000年后，我國工業(yè)用大型臭氧設備制造技術(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，將中國臭氧技術(shù)逐步提升到國際先進(jìn)水平。

　　2010年6月1日實(shí)施臭氧發(fā)生器行業(yè)標準《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)生器國家標準《水處理用臭氧發(fā)生器技術(shù)要求》（GB/T 37894-2019），使我國臭氧發(fā)生器標準與國際先進(jìn)標準接軌，對我國臭氧行業(yè)整體技術(shù)水平的提升和市場(chǎng)的規范起到重要作用。經(jīng)過(guò)多年的積累和發(fā)展，我國的臭氧系統設備技術(shù)水平、制造水平和市場(chǎng)規模有了很大提高，并在市政給水、市政污水、工業(yè)廢水、低溫煙氣脫硝、精細化工氧化、泳池水消毒、空間消毒、飲料食品等行業(yè)得到了廣泛應用。 隨著(zhù)我國經(jīng)濟社會(huì )的高速發(fā)展、環(huán)境保護意識的提高及環(huán)境保護力度的持續加大，中國臭氧行業(yè)將迎來(lái)新的高速發(fā)展的時(shí)期。

　　但我國臭氧行業(yè)目前仍存諸多問(wèn)題，還需進(jìn)一步完善和規范。第一，行業(yè)內企業(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)品規格和性能指標，以滿(mǎn)足市場(chǎng)對大產(chǎn)量、高性能臭氧設備的需求；第二，臭氧設備加工水平、集成度、系統配套水平有待提高，應用技術(shù)研發(fā)需加大投入，拓展臭氧的應用領(lǐng)域；第三，市場(chǎng)競爭有待進(jìn)一步規范，避免行業(yè)內惡性競爭局面，鼓勵臭氧設備制造企業(yè)積極參與國際高端市場(chǎng)的競爭；第四，需要加大臭氧應用的宣傳、加強臭氧系統基礎知識的科普，提高廣大設計單位、工程公司、用戶(hù)的認知水平，從監督、使用規范的角度減少部分制造企業(yè)虛報性能參數、虛報產(chǎn)量、以次充好等惡意競爭行為。

　　三、臭氧行業(yè)的應用前景

　　未來(lái)，臭氧在市政給水、市政污水、工業(yè)廢水、低溫煙氣脫硝、化工氧化、泳池水消毒、空間消毒、飲料食品、半導體清洗、水產(chǎn)養殖等領(lǐng)域都將有更加廣泛的應用，其中：

　　1、市政給水深度處理

　　臭氧-生物活性炭技術(shù)應用于給水深度處理，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(lài)地表水，地表水有相當一部分為Ⅳ類(lèi)、Ⅴ類(lèi)，有些為劣Ⅴ類(lèi)，水體受到一定程度的污染；盡管政府采取措施對水體污染進(jìn)行了控制，但難以在短期內有效控制。常規給水處理工藝對溶解性有機物處理效果不理想，出水有異味、口感差、色度偏高、COD偏高等問(wèn)題突出，臭氧-活性炭深度處理工藝能夠有效解決此類(lèi)問(wèn)題，使出水水質(zhì)全面達到生活飲用水衛生標準。此工藝技術(shù)特點(diǎn)鮮明、占地面積小、處理效果好、運行成本低，特別是在深度處理升級改造項目中優(yōu)勢突出；隨著(zhù)全民生活水平的提高和安全意識的加強，深度處理在縣級、園區級、鄉鎮級的給水深度處理項目中將得到越來(lái)越廣泛的應用。

　　2、市政污水及各類(lèi)難降解工業(yè)廢水處理

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

　　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。臭氧氧化應用于廢水處理有多重明顯的作用，能夠氧化細胞內酶、破壞DNA、RNA物質(zhì)，透過(guò)細胞膜使之發(fā)生通透性的畸變，破壞發(fā)色基團中的不飽和鍵（芳香基或者共軛雙鍵）、破壞C=C雙鍵轉化為羧基、羧酸或者酮，去除氰、硫氰等毒性有機物。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)濟性好，工程可行性最強，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。具體脫除反應機理有65種之多，起主要作用的基元反應如下：

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

　　NOx 被迅速轉化成溶于水溶液的硝酸酐，很容易通過(guò)水洗吸收，并與漿液快速反應，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 NOx 的氧化反應速率常數比氧化CO、SOx高幾個(gè)數量級，故CO、SOx 等的存在對其影響較小。

　　臭氧化法脫硝與傳統的還原法相比具有明顯的優(yōu)勢

　?、?、在現有的脫硫塔中對多種污染物一并脫除，不需要增加其他設施；

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

　?、?、反應區溫度范圍要求不高；不使用氨等還原劑；

　?、?、調節靈活，可根據NOx含量和煙氣量進(jìn)行調節，脫硝效率可達90%以上

　?、?、適應今后煙氣排放脫汞要求，提前達標，無(wú)需再上脫汞設施。

　　目前，臭氧氧化法脫硝工藝已經(jīng)廣泛應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、焦爐、鋼鐵燒結機等，取得了良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。隨著(zhù)環(huán)保力度的進(jìn)一步加大、排放標準的進(jìn)一步提高，臭氧在脫硝行業(yè)的應用也將越來(lái)越廣泛。

　　四、競爭充分，行業(yè)前景向好

　　近年來(lái)，在國家節能環(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)新注冊企業(yè)數量增多，據不完全統計，2019年，臭氧發(fā)生器行業(yè)新注冊企業(yè)數量就達到了80多家。截至2020年6月，國內共擁有臭氧發(fā)生器相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)數量為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(zhuān)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)競爭。臭氧發(fā)生器主機（以液氧氣源計）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。充分競爭的背后，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)生器系統設備是關(guān)鍵的工藝設備，是國家實(shí)現“十三五”節能環(huán)保目標的關(guān)鍵設備之一。臭氧行業(yè)的未來(lái)發(fā)展與國家環(huán)境保護、節能減排的政策和執行力度密切相關(guān)。國家“十三五規劃綱要”提出的培育服務(wù)主體，推廣節能環(huán)保產(chǎn)品，支持技術(shù)裝備和服務(wù)模式創(chuàng )新，完善政策機制，促進(jìn)節能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。同時(shí)，提出要增強節能環(huán)保工程技術(shù)和設備制造能力，研發(fā)、示范、推廣一批節能環(huán)保先進(jìn)技術(shù)裝備。相關(guān)規劃的出臺為主要應用于環(huán)保行業(yè)的臭氧設備制造創(chuàng )造了良好的發(fā)展環(huán)境。預計至2020年，我國GDP總量將比2010年翻一番，這將會(huì )帶動(dòng)與此相關(guān)的臭氧設備制造行業(yè)的發(fā)展。

　　“十二五”期間，我國節能環(huán)保產(chǎn)業(yè)以15%至20%的速度增長(cháng)，十二五期間環(huán)保投資3.4萬(wàn)億元，比十一五期間增長(cháng)了62%。據環(huán)保部規劃院測算，預計“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(guò)17萬(wàn)億元。大量的社會(huì )環(huán)保投資將帶動(dòng)大型臭氧系統設備的市場(chǎng)需求。受益于國民經(jīng)濟的高速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構升級加速、國家對環(huán)保問(wèn)題的日益重視以及投入的不斷增大，臭氧設備制造行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，其應用領(lǐng)域在不斷延伸和豐富，對國民經(jīng)濟的直接貢獻將逐漸增大，將成為改善經(jīng)濟運行質(zhì)量、促進(jìn)經(jīng)濟增長(cháng)的先進(jìn)制造業(yè)，發(fā)展前景廣闊。

　　此外，國際市場(chǎng)臭氧設備需求逐年增加，隨著(zhù)我國臭氧設備制造技術(shù)逐漸達到并超越國際同類(lèi)先進(jìn)企業(yè)水平，依靠成本和服務(wù)優(yōu)勢，我國臭氧設備制造企業(yè)的國際競爭力將進(jìn)一步提升，國際市場(chǎng)占有率將不斷提高。