臭氧應(yīng)用技術(shù)和市場開發(fā)研究   

[摘 要] 瓶裝水臭氧處理市場基本飽和：藥廠GMP改造也快完成；臭氧家電定位缺乏真實性基礎(chǔ)；大型水廠應(yīng)用還需時日，也面臨國外設(shè)備有力競爭；臭氧企業(yè)應(yīng)定位于特定行業(yè)進行嚴肅的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)才能生存；在中小城鎮(zhèn)水處理、工業(yè)氧化、農(nóng)業(yè)應(yīng)用、食品業(yè)殺菌方面存在可能的市場機會。
前 言
    上，水廠臭氧處理是臭氧業(yè)的主要的，成規(guī)模的應(yīng)用市場。在國內(nèi)水廠普遍應(yīng)用臭氧活性炭工藝改造傳統(tǒng)處理工藝。以前，臭氧業(yè)界一直在尋找、開發(fā)臭氧的各種應(yīng)用市場領(lǐng)域以使臭氧業(yè)能快速發(fā)展，而應(yīng)用開發(fā)的困難與緩慢造成主力市場的缺失（無KILL?。罰PLICATION,殺手應(yīng)用），也使得臭氧業(yè)的發(fā)展帶來浮躁和缺乏規(guī)模。
    臭氧在瓶裝水生產(chǎn)中用于消毒處理是前幾年臭氧應(yīng)用的主要成熟市場，因與紫外線消毒相比有一定的應(yīng)用優(yōu)勢，即高濃度臭氧水殺菌更*并且能同時對瓶、瓶蓋、加蓋時進行消毒，紫外線則不能。瓶裝水市場的消毒使用臭氧基本成為標準工藝，給臭氧業(yè)帶來了信心和起點。只是瓶裝水業(yè)的投資近年來趨于飽和，業(yè)界正將其應(yīng)用于瓶裝水的延伸市場-直飲水或分質(zhì)供水的消毒工藝，但直飲水涉及社區(qū)管網(wǎng)改造并沒大規(guī)模推廣，其中的臭氧消毒也規(guī)模有限。
    近年來的藥廠GMP改造產(chǎn)生的臭氧消毒需要應(yīng)歸功于一些臭氧企業(yè)的應(yīng)用市場開發(fā)，GMP認證中并不以臭氧消毒為必須，但臭氧的消毒特性應(yīng)用于藥廠空調(diào)系統(tǒng)具無其他方法替代的優(yōu)勢，開發(fā)這一市場應(yīng)用的臭氧企業(yè)因此獲的良好的回報。只是隨市場成熟競爭日益加劇，而隨藥廠的改造接近完成，該市場域塊也趨飽和。
1.民用、家用應(yīng)用
    基于臭氧在工業(yè)和行業(yè)應(yīng)用開發(fā)方面的困難，許多臭氧企業(yè)開發(fā)民用市場的臭氧產(chǎn)品，但因應(yīng)用技術(shù)開發(fā)的缺乏，臭氧家電的定位不當(dāng)或虛假定位，造成許多企業(yè)的損失：
1.1空氣凈化消毒
    雖然SARS期間的恐慌心理使得很多家用臭氧消毒機獲得好的銷售業(yè)績，但應(yīng)用臭氧對民用環(huán)境空氣進行消毒凈化還是一個可疑的市場定位。按衛(wèi)生規(guī)范，臭氧空氣消毒濃度為20-30ppm，消毒時間0.5小時，而人的環(huán)境中臭氧濃度不能高于0.1ppm，二者相差200-300倍，因此凈化處理時不能人機并存。民用環(huán)境中的空氣凈化需要連續(xù)式、人機并存式凈化消毒技術(shù)，這方面已用許多很好的技術(shù)產(chǎn)品如高壓靜電、等離子體、納米光觸媒等。民用空氣凈化市場在國內(nèi)還是個開發(fā)中的市場，據(jù)預(yù)測該領(lǐng)域市場空間巨大，許多高壓景點、等離子體、光觸媒產(chǎn)品企業(yè)正在對市場進行開發(fā)投入。高壓靜電技術(shù)、等離子體技術(shù)與臭氧發(fā)生技術(shù)有技術(shù)同源性，愿意開發(fā)空氣凈化市場的臭氧企業(yè)大可以開發(fā)那磊技術(shù)產(chǎn)品。當(dāng)然對小空間用臭氧進行高濃度空氣和表面消毒存在較大的家用衛(wèi)生市場，如消毒碗柜，但主要由大型家電企業(yè)開發(fā)與競爭，技術(shù)型臭氧企業(yè)只為其提供臭氧元件。
1.2果蔬凈化
    根據(jù)我們測試，使用普通家用臭氧機在水中曝氣，能達到的臭氧水濃度zui高為0.2-0.3mg/l，這種濃度下臭氧對各種農(nóng)藥去除基本無效果。法國Buescher等人的測試顯示，對容易取出的有機磷農(nóng)藥，臭氧濃度要達5-10mg/l作用10-15分鐘才能有滿意的去除，而對有機氯農(nóng)藥，在20mg/l臭氧水下作用15分鐘也才有50%去除，這是對農(nóng)藥水溶液的臭氧處理而言，而對果蔬表面殘留農(nóng)藥處理，只要超過濃度1-2mg/l臭氧水的浸泡會使果蔬漂白并且嚴重破壞營養(yǎng)，故是不適用的。經(jīng)我我們與農(nóng)科院植保所多次測試，去除黃瓜表面有機磷農(nóng)藥，0.4mg/l左右的臭氧水浸泡15-30分鐘與自來水浸泡同樣時間效果接近，50-60%的去除率，用工藝比較復(fù)雜的臭氧氧化技術(shù)處理，對表面農(nóng)殘去除改進不大，用洗潔精效果也類似，去除效果的方法使用熱水炒，能達90%以上。因此，用臭氧清除果蔬表面農(nóng)殘，技術(shù)的適宜性、有效形式很可疑的，并且臭氧氧化農(nóng)藥產(chǎn)生的反應(yīng)物質(zhì)的毒性缺少可靠的檢測以確定不會產(chǎn)生新的危害。事實上，許多凈菜加工企業(yè)購買的臭氧處理設(shè)備多被廢置，市場上的各類果蔬凈化機除臭氧水消毒的功能真實外，因其凈化功能缺少可靠性和沒有公論，其市場也是邊緣性的。
1.3生肉凈化
    市場上有用臭氧處理生肉去除瘦肉精的宣傳與演示，其實臭氧處理只涉及物體表面，宣稱臭氧能去除生肉內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)，技術(shù)上是自欺的，銷售上是欺人的。并且，因臭氧作為強氧化劑，與生肉表面的脂肪、蛋白質(zhì)等有機物的氧化反應(yīng)產(chǎn)生了各種中間態(tài)物質(zhì)，*可能對人體存在毒性。臭氧企業(yè)若未對反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)認真毒性測試而指導(dǎo)用戶用臭氧機對生肉進行處理食用，將冒較大的安全風(fēng)險。
2. 水處理應(yīng)用
    *，水長的臭氧處理使臭氧設(shè)備尤其是大型臭氧設(shè)備的核心市場，許多大型水廠、院校和研究機構(gòu)正研究臭氧矗立在當(dāng)?shù)厮|(zhì)條件下的應(yīng)用工藝和技術(shù)，現(xiàn)在主要集中在臭氧預(yù)處理工藝和臭氧活性炭工藝，一些臭氧企業(yè)也在開發(fā)適于水廠的大型臭氧機，希望在市場成熟時分一杯羹。但在國外水務(wù)企業(yè)開始投資國內(nèi)水廠、國外大型臭氧技術(shù)進入開拓國內(nèi)市場時，在水廠改造的市場逐步成熟過程中，國內(nèi)臭氧企業(yè)已未成熟的大型臭氧技術(shù)、未長大的企業(yè)規(guī)模進入競爭，其效果是可疑的。立足于現(xiàn)有技術(shù)條件，開發(fā)中小規(guī)模水處理的應(yīng)用技術(shù)和市場開發(fā)，對大部分臭氧企業(yè)是更適當(dāng)選擇：
2.1游泳池水處理
    游泳池循環(huán)水用臭氧消毒無疑比氯消毒對人體健康具大的優(yōu)勢，除不產(chǎn)生三氯甲烷等有害物外，也大大提高水體感官度。臭氧消毒應(yīng)用工藝有標準設(shè)計，幾百克的臭氧機國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)也不困難。沒有形成市場規(guī)模的原因
1.衛(wèi)生部門檢測游泳池水要測余氯，因此臭氧消毒的游泳池還必須投氯，雖然投氯量可減少2/3，臭氧不能*替代氯。
2.許多游泳池不規(guī)范操作水循環(huán)系統(tǒng)，為省錢盡可能不運行，往池里直接投氯，而臭氧處理，若循環(huán)水不運行，則臭氧消毒無法進行。
3.一般認為臭氧處理成本高。
4.臭氧企業(yè)在該領(lǐng)域市場開拓不夠。
    許多國內(nèi)臭氧企業(yè)已可以生產(chǎn)低成本、高可靠性、幾百克級的臭氧機，隨市場的成熟，只要加強開拓宣傳，國產(chǎn)設(shè)備是有條件以成本優(yōu)勢競爭游泳池水處理市場的。
2.2 漁業(yè)水處理
    水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的臭氧處理是水產(chǎn)養(yǎng)殖的一種新技術(shù)。在循環(huán)水工廠化養(yǎng)漁場和育苗用水消毒處理中，臭氧消毒與紫外線消毒一直是二種競爭性技術(shù)，但隨著臭氧在養(yǎng)殖水處理應(yīng)用技術(shù)的成熟，用戶選擇臭氧處理日增。
    臭氧處理比紫外線消毒在漁業(yè)水處理中的優(yōu)勢：
1.臭氧能去除藻類，紫外線有時從盡藻類生長。
2.臭氧處理同時能降低亞硝氮和有機物，紫外線不能。
3.臭氧處理對水質(zhì)清澈度要求比紫外線寬。
4.純氧源臭氧處理同時對水體增氧。
    臭氧具有強烈的殺菌作用，但其過量殘留對養(yǎng)殖的魚也有損害，為此必須通過后處理將臭氧或臭氧合成物去除后再用于養(yǎng)殖用水。特別是海水臭氧處理時，海水中含有各種微量元素，其中含有的溴、氯、碘、鐵、錳等離子都能被臭氧及其分解產(chǎn)生的強氧化劑氧化而生成氧化性物質(zhì)（OPO）,臭氧處理海水產(chǎn)生OPO的現(xiàn)象，是海水臭氧處理區(qū)別于淡水臭氧處理的一個顯著特點。經(jīng)測試，同樣投加量的臭氧在淡水中何在海水中對細菌殺滅效果大致相同，因此可以判定OPO與臭氧的殺菌能力相當(dāng)。殘留的臭氧或OPO物資對生物體有毒性，必須去除，OPO的半衰期比臭氧長得多，故海水處理的復(fù)雜性更大。
    在苗種生成的養(yǎng)殖水處理和工廠化養(yǎng)殖循環(huán)水處理的實際處理中，對不同的養(yǎng)殖品種必須使用不同的處理工藝和工作條件。我們與水產(chǎn)科研究機構(gòu)合作，將臭氧處理技術(shù)應(yīng)用于鮑魚育苗、對蝦育苗、貝類凈化、鱘魚育苗、松江鱸魚育苗、養(yǎng)蝦工廠、養(yǎng)魚工廠、藻類培養(yǎng)等，反復(fù)實踐，開發(fā)了相應(yīng)的工藝流程和工況等應(yīng)用技術(shù)，故能取得比紫外線更好的應(yīng)用效果。
2.3工業(yè)循環(huán)水處理
    現(xiàn)有工業(yè)循環(huán)冷卻水中大量使用化學(xué)藥劑成本較高，其排放對環(huán)境也造成威脅。在冷卻水穩(wěn)定劑的研發(fā)中，臭氧處理是有希望取代化學(xué)法的新型技術(shù)之一，報道中，國外一些公司對此作下了不少的技術(shù)研究和應(yīng)用，如美國全國水處理公司用臭氧作為*的處理藥劑來替代其他藥劑用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理，能阻垢、緩蝕、殺菌，能使冷卻水在高濃縮倍數(shù)甚至零排污下運行，并成功處理了130多座系統(tǒng)。國內(nèi)有些單位如請化做過這方面的課題研究，但需進一步研究確定臭氧冷卻水的水質(zhì)條件、溫度范圍、對中間產(chǎn)物的分析、臭氧處理法的工程評估和成本分析與其阻垢、緩蝕技術(shù)的復(fù)合等應(yīng)用技術(shù)方面的問題。
    該領(lǐng)域存在比較大的潛在市場，但需要在應(yīng)用技術(shù)和工藝條件方面增加研究投入。我們也在近期正與其他單位一起開發(fā)臭氧-超聲波用于閉式循環(huán)冷卻水處理的工藝。
2.4 廢水處理
    臭氧在廢水處理中作為消毒劑使用面臨很大競爭，各種氯制劑、二氧化氯、過氧化氫、紫外線等，與一些常規(guī)方法比以設(shè)備成本和操作成本論臭氧處理都存在很大劣勢。但在某些化工廢水中，利用臭氧作為強氧化劑，或者是用臭氧的氧化技術(shù)應(yīng)用于難降解有機廢水，是一些國內(nèi)外機構(gòu)的研究課題。各種臭氧氧化技術(shù)和氧化技術(shù)如UV/O3H2O2/O2、O3/催化劑、UV/O3/H2O2適應(yīng)于處理各種不同的難降解有機廢水，如美國*規(guī)定，UV/O3為處理多氯聯(lián)苯的*實用技術(shù)。國內(nèi)一些院校對臭氧氧化技術(shù)的應(yīng)用研究可能對臭氧企業(yè)開辟新的市場領(lǐng)域。
3. 工業(yè)氧化應(yīng)用
    利用臭氧的強氧化性應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中以提高產(chǎn)品的質(zhì)量或特性，其工藝是企業(yè)的專有的保密技術(shù)，如在紙漿漂白、碳黑處理等領(lǐng)域。近年一個新領(lǐng)域是在塑料復(fù)合膜的復(fù)合工藝中使用臭氧氧化替代空氣氧化，因包裝和復(fù)合材料業(yè)巨大的市場規(guī)模使得臭氧在此領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用前景誘人。國外的研究表明，在薄膜的復(fù)合工藝重視用臭氧氧化能大大增加復(fù)合強度，提高復(fù)合膜品質(zhì)，同時也能減少粘合劑使用量，降低擠出溫度。國內(nèi)的一些薄膜產(chǎn)品企業(yè)已有應(yīng)用臭氧處理工藝的生產(chǎn)線，但對于不同的復(fù)合薄膜品種，臭氧處理的濃度、時間等應(yīng)用技術(shù)條件需要優(yōu)化研究。臭氧企業(yè)可以增加在這方面的開發(fā)投入而成為該領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)持有者。
4. 農(nóng)業(yè)應(yīng)用
4.1 臭氧用于農(nóng)業(yè)大棚的病害防治已有個別臭氧企業(yè)做出嘗試，但商缺系統(tǒng)性的應(yīng)用技術(shù)研究。綠色農(nóng)業(yè)、有機農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要對病蟲害防治采用傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥以外的技術(shù)和手段，農(nóng)業(yè)植保界迄今還沒找到可靠的、可大規(guī)模應(yīng)用的方法。國內(nèi)應(yīng)用臭氧對食用菌培育的研究表明臭氧對食用菌的生長環(huán)境的精緩可大大提高食用菌的生長速度和品質(zhì)，顯示出臭氧在潮濕、較封閉的農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境中有良好凈化消毒作用，也有可能使其應(yīng)用于各種農(nóng)業(yè)大棚。但我們的實驗表明，臭氧大規(guī)模應(yīng)用農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)還需解決以下應(yīng)用技術(shù)方面的問題：
4.1.1對不同大棚作物如黃瓜、西紅柿等需研究對其產(chǎn)生有害影響的不同臭氧濃度和作用時間。
4.1.2對不同的溫室病害如白粉病、霜霉病、灰霉病、根腐病等須確定有效防治的不同的臭氧濃度魚作用時間。
4.1.3研究不同時段臭氧處理，如早上、中午、晚上，對作物和病害的不同影響。日照下和陰天臭氧處理的效果也有很大區(qū)別。
4.1.4臭氧處理的不同方式，如用臭氧水噴灑和臭氧氣體直接作用，其效果差別也很大。
4.1.5在作物的不同生長階段，如苗期、成熟期，臭氧的作用濃度和方式也有很大不同。
4.1.6無土栽培和普通栽培的臭氧處理方法存在很大差別。
    不言而喻，農(nóng)業(yè)植保的臭氧處理需在應(yīng)用技術(shù)和方法研究方面耗費很大的時間和投入，但農(nóng)業(yè)市場的巨大和農(nóng)產(chǎn)品綠色化的明顯趨勢也可能使投入的企業(yè)獲得可觀的回報。
4.2 在集約式畜牧養(yǎng)殖場中，臭氧消毒除臭更是一種有前途的手段。我們在雞舍的測試表明，使用臭氧定期消毒以控制環(huán)境中的細菌繁殖和除臭，可使肉雞在整個生長期無病，對雞的生長也無影響。但開發(fā)畜牧市場尚有以下問題：
4.2.1在臭氧處理環(huán)境中生長的雞在分欄后很易生病，故須對整個雞場以及雞從孵化到宰殺的整個過程的生長環(huán)境進行處理控制。
4.2.2對畜牧養(yǎng)殖的臭氧處理還需做出工程評價及經(jīng)濟分析。
4.2.3臭氧長期使用對較長生命期的如蛋雞的影響需要評估。
4.2.4養(yǎng)雞場近年的低效益影響對新設(shè)備和技術(shù)的投資能力。
5. 衛(wèi)生消毒應(yīng)用
5.1臭氧在衛(wèi)生消毒的主流市場-醫(yī)院消毒領(lǐng)域一直沒有大的*。在衛(wèi)生消毒規(guī)范中臭氧是作為一項非主要的氧化性消毒劑來介紹，其原因在于臭氧用于醫(yī)院消毒方面存在的一些不利特性，如對金屬和物品的腐蝕、消毒效果受有機物影響嚴重、使用較不方便成本較高等，而且現(xiàn)也已有許多較新的消毒劑和消毒方式競爭，如穩(wěn)定型二氧化氯、過氧化氫發(fā)生器、等離子體消毒、高氧化還原水消毒、電解水消毒等，各具特性。利用臭氧的*特性開發(fā)的消毒方式或產(chǎn)品，是在醫(yī)院消毒領(lǐng)域競爭的有效方法。如有企業(yè)開發(fā)的醫(yī)院‘床單位消毒器’，利用臭氧的氣體特性，將醫(yī)院的被褥、床墊裝如密閉塑料袋后加壓諸如臭氧氣消毒，解決了醫(yī)院被褥難消毒處理的問題，并且該方法很難被其他消毒方式替代。
5.2臭氧在食品工業(yè)用于對車間、生產(chǎn)用水、用品器皿的消毒殺菌是一個比較有前途的應(yīng)用領(lǐng)域。自1997年美國FDA公告EPRI專家委員湖的結(jié)論，承認臭氧應(yīng)用于食品過程符合GRAS（通用安全標準），臭氧可作為無限制的添加劑應(yīng)用于食品業(yè)，臭氧在世界食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用得以快速發(fā)展，成為標準的冷殺菌技術(shù)之一，可喜的是，一些外向型的國內(nèi)食品企業(yè)也已開始應(yīng)用對生產(chǎn)環(huán)境和工藝過程進行殺菌?；诔粞鯕⒕夹g(shù)已被認定未無安全性危害、*的無殘留特性以及與其他食品業(yè)殺菌方法相比的方便性、廣適性、故在該市場領(lǐng)域不至面臨其他消毒產(chǎn)品的激烈競爭，隨食品工業(yè)的發(fā)展，臭氧冷殺菌技術(shù)預(yù)計有很大市場空間?？赡艿膽?yīng)用如下：
5.2.1生產(chǎn)車間空氣殺菌及表面消毒。
5.2.2生產(chǎn)用水凈化。如用臭氧水對食品原料沖洗。
5.2.3冷庫消毒。
5.2.4果蔬儲藏保鮮。
5.2.5生產(chǎn)用具、工作服等消毒。
6. 結(jié)論
    臭氧企業(yè)應(yīng)選擇專門的行業(yè)和市場領(lǐng)域，研究在該領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)專有技術(shù)，作為企業(yè)生存發(fā)展的基點；總體而論，臭氧水處理的應(yīng)用市場遠大于空氣處理；在空氣凈化、處理、消毒領(lǐng)域，存在許多與臭氧技術(shù)同源性的更具優(yōu)勢的技術(shù)，臭氧企業(yè)大可相那些技術(shù)領(lǐng)域擴展；單一的臭氧家電產(chǎn)品，其應(yīng)用技術(shù)和市場基礎(chǔ)是可疑的；無專業(yè)應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)的中小規(guī)模臭氧企業(yè)，其生存空間會