臭氧用于飲用水消毒已有較長歷史，20世紀70年代末美國已開始應用在循環冷卻水處理，繼而歐美國家正式推廣。至今已成功應用的有1000多套循環冷卻水系統，循環量已達10000m3/h。我國從20世紀80年代開始試驗試用，近年已在北京、上海等地成功應用。未能廣泛應用的主要原因是國內的臭氧發生器初投資高、臭氧制造的能耗（電耗）高，所以成本高。目前制造商已在改進設計，向更有效、更經濟的方向發展。
臭氧處理循環冷卻水的原理可以理解為：
（1）O3與紫外線（UV）、*（H2O2）等聯合作用并催化，在水中可能產生自由基OH·、HO－2、O－2、O－3和［O］等。高強的氧化性能使水中的微生物和化合物產生直接的氧化反應，以及OH·產生的間接氧化反應，使大多數有機物氧化分解、斷裂，快速、廣譜直接殺滅細菌、病毒、藻類等，使其變成O2、H2O、CO2等無害物質，凈化水質，不產生二次污染。經O3處理的水中好氣異養菌數可降到100～1000個/mL。
（2）經低濃度處理的循環冷卻水可減輕金屬腐蝕速度，碳鋼可降低1/2～1/3。由于O3消除了生物膜和生物垢，減輕了垢下腐蝕；O3產生的［O］與亞鐵反應生成γ－氧化鐵鈍化膜；處理后的水自動穩定在pH8～9的堿性條件，減輕了腐蝕傾向。
（3）由于O3的強氧化性能可消除氧化垢基質中的有機物，去除污垢中的黏結性，使垢層松動，陳垢脫落；O3在氧化破壞生物體的不飽和脂肪酸和蛋白質時，會產生有阻垢緩蝕作用的羧酸、二羧酸和羥基等。據美國能源部（DOE）和航空（NASA）研究，O3處理過的循環冷卻水還有微量硝酸生成，并發現O3具有使CaCO3向Ca（HCO3）2方向轉化的能力，能減輕結垢，使傳熱效率提高5％～15％。
臭氧不僅是強氧化性殺生劑，同時具有緩蝕和阻垢作用。研究人員正進一步研究利用臭氧處理將再生水，甚至廢水直接用于循環冷卻水系統的可能性。
應用實例：某廠冷凍機的敞開式循環冷卻水系統，循環水量1000m3/h，補充水為上海自來水，濃縮倍數6～10。2006年5月至今用臭氧處理。測定循環冷卻水的主要指標如下：污垢熱阻值（0.3～1.0）×10－4 m2·K/W，碳鋼腐蝕速度0.03～0.07mm/a，銅和不銹鋼腐蝕速度0.004～0.006mm/a，生物黏泥量1～2.5mL/m3，好氣異養菌數20～500個/mL，軍團菌未檢出，CODCr5～18mg/L，BOD5<2mg/L，總鐵0.1mg/L（Fe2＋未檢出），懸浮物4～5mg/L，渾濁度1～5NTU。
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