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由于污水脫色用臭氧發生器產生的臭氧具有很強的氧化性、滅菌消毒能力和難以替代的脫色除臭功能，在很多情況下，廢水深度處理需要采用臭氧技術來達到更好的處理效果。在廢水處理中，臭氧可用于去除化學需氧量和生化需氧量、破壞有機物。臭氧及其活潑的化學需氧量自由基使污水中的發色基團不飽和鍵斷裂，產生小分子酸和醛，產生低分子量的有機物，顯著降低水的色度，使廢水中存在的金屬離子氧化成不溶于水的化合物沉淀，有助于凝聚，改善沉淀效果，有效控制有機微生物，使循環水中的化學需氧量和二氧化碳（吸收有機鹵化物）的數量控制在低水平，從而獲得比較好的水質。
污水脫色用臭氧發生器產生的臭氧對活性、直鏈、陽離子、酸性等含水染料廢水的脫色效果較好；對分散染料的脫色效果也較好。結果表明，偶氮染料更容易被臭氧氧化脫色，脫色效果更好。在直接紅2S中，0.1mol/1的直接紅2S和直接黑2S中，臭氧用量與偶氮基的數量有關，分別是80和130mol/1。此外，還可與其它處理技術聯合使用。在經FeSO4，Fe2（SO4）3和FeCl3凝結后再進行臭氧處理，可改善脫色效果；在處理過程中，直接、酸性染料的脫色率比單純臭氧處理提高25~40%，對堿性染料和活性染料提高10%。紫外線與臭氧同時輻射或電離輻射也能提高氧化效率。
