水動力傳質在臭氧氧化水處理工藝的研究進展

劉汝鵬，宋依輝，陳飛勇,*，孫翠珍，張 震，吳 震

(1.山東建筑大學資源與環境創新研究院，山東濟南 250101；2.山東建筑大學市政與環境工程學院，山東濟南 250101)

臭氧氧化在提高水處理可生化性和難生物降解污染物質去除方面具有巨大潛力，臭氧在水中可以產生非選擇性的強氧化物質——羥基自由基(·OH)，去除有機物的過程中不引入其他化學物質，并且生成的產物對環境無污染，因此，臭氧氧化在水處理工藝中引起廣泛關注。在實際應用過程中，臭氧接觸器通常對深度有較高的要求，盡管容積會隨流量不同而改變，仍需要達到7 m左右的深度，以保證臭氧從傳統擴散器產生的氣泡中有效傳質[1]。同時，臭氧氣體必須在現場制備，性質極其不穩定而不能在現場儲存，因而臭氧氧化具有較高的運營成本和電力消耗。使用臭氧氧化工藝的水處理廠，臭氧氧化成本約占總非泵送能源成本的14%，每產生1 kg臭氧所消耗電力為7～10 kW·h[2-4]。因此，提高臭氧傳質和利用效率具有十分重要的經濟和現實意義。微氣泡的出現在臭氧傳質方面展現出一定的優勢，然而涉及壓縮或超聲空化產生微氣泡的方法所需的高功率也要求額外的能源投入，能效較低并且為運營成本造成更多的負擔。通過改變臭氧水處理過程中的水動力條件，比如產生湍流、改變流速和壓力以及氣液接觸條件等方法，以此來提高臭氧氣液傳質效率，既不需要額外的化學品投入，也有望不增加過多的能耗成本。近年來，改變水動力條件來提高臭氧氧化效果的反應器陸續被開發出來，這些還在進行中的研究許多沒有考慮到具體應用。針對提升臭氧傳質與反應效率方法的優勢與不足，本文對微氣泡反應器、填料式反應器、振蕩流反應器、氣-液膜接觸器、水動力空化反應器等進行介紹，并展望其發展前景，以期為水動力傳質在臭氧氧化水處理工藝中的應用提供一定的理論依據。

1 傳統反應器

臭氧鼓泡塔是一種常用的傳統臭氧反應器，其曝氣方式一般是利用鈦盤、鈦棒等曝氣器向水中注入大氣泡，這種氣泡的直徑較大、在水中上升速度快、氣液傳質效率較低，因而臭氧的利用率偏低[5]。從曝氣器出來后，反應器中的氣流迅速上升，對液體進行簡單均質化和混合，臭氧只能在這短暫過程中由氣相轉移到液相，氧化水中污染物[6]。工業臭氧氧化反應器由幾個串聯的隔室組成，每個隔室對應一個鼓泡塔，兩種流體同時處于逆流和順流狀態[7-8]。在工業應用擴大規模時，臭氧鼓泡塔反應器的設計通常需要高徑比大于5，或通過大比例回流反應液來提高臭氧利用率，然而大高徑比需要占用更多高度或深度的縱向空間，同時這兩種方式都會增加施工難度和設施、設備投資建設成本。表1列舉了在鼓泡塔反應器中進行的一些臭氧氧化研究。

表1 臭氧氧化鼓泡塔反應器處理廢水的研究成果Tab.1 Research Results of Ozonation Bubble Column Reactor for Wastewater Treatment

由表1可知，為了促進臭氧的傳質，臭氧鼓泡塔反應器一般都需要較大的高徑比和較高的臭氧濃度。同時，仍有相當一部分臭氧沒有被利用而被排放到尾氣中，在Fu等[9]的研究中，經計算，臭氧利用率最大只能達到51.7%左右。如何降低尾氣中的臭氧含量，使產生的臭氧得到最大化利用，對降低臭氧氧化工藝的運營成本具有最直接的經濟效益。

2 微氣泡反應器

相比常規擴散器產生的大氣泡，微氣泡具有上升速度慢、在水中停留時間長、氣液界面面積大等特點。目前對于微納米氣泡的大小還沒有形成統一的規定，一般認為微氣泡和納米氣泡是尺寸分別小于100 μm和1 μm的微小氣泡[14]。不同尺寸的氣泡特性存在差異，水中的大氣泡和微氣泡會迅速上升到水面，在水面發生爆裂，大氣泡發生這個過程的持續時間為數秒內，微氣泡為數分鐘。納米氣泡在水中做布朗運動，膨脹和破裂過程均發生在水中，能夠持續長達數月[15]。對于檢測到的納米微粒，很難分辨是納米氣泡還是雜質或納米液滴，為此已經進行大量試驗研究，但關于大量納米氣泡的存在和穩定性仍存在相當大的爭議[16]。納米氣泡的另一個問題是對泵的要求，發生器的所需功率更高，這是傳統曝氣所不需要的[17]。到目前為止，有許多市場上出售的納米氣泡發生器，主要用于實驗室或小型試驗應用。已經報道了許多產生微氣泡的方法，如電解法[18]、溶解空氣浮選法[19]、文丘里發生器[20]和氣液膜分散法[21]，然而這些方法通常受到生產效率低和不可控因素的限制。壓縮減壓和氣水循環作為兩種主流的微氣泡和納米氣泡發生器形式，它們都有著很高的功耗。壓縮減壓型發生器是在中高壓下將足量的臭氧氣體溶解在水中，形成過飽和溶液，溶液不穩定，氣體從水中逸出，產生大量微納米氣泡；而在氣水循環型發生器中，臭氧氣體被引入水漩渦，形成的大氣泡通過漩渦打破轉化為微納米氣泡[17]。聲空化法是另一種產生微納米氣泡的技術，盡管該方法廣泛用于各種實驗室，但由于化學工程、材料科學和聲學等不同領域的高成本和專業知識，該方法很少用于大規模水處理[22]。聲空化法主要通過超聲波在液體中傳播時，由于膨脹和壓縮循環的存在，液體分子之間的距離可能超過臨界分子距離，此時會在液體中形成空腔，微氣泡由此產生[23]。然而超聲空化的設備投資和運行成本較高，能源效率較低，在聲學裝置設計和大規模運行時存在較大的難題。近年來由于水動力空化的出現，超聲空化的應用受到不小的挑戰，尤其在降解廢水中復雜分子方面，水動力空化被認為是聲空化的一種很好的替代方法，在去除難生物降解有機物時更節能，具有更好的規模放大前景、更高的空化活性和成本效益[24]。微氣泡技術的一個主要挑戰就是在不犧牲所需微氣泡特性的情況下降低功耗，與壓縮減壓和聲空化方法通常所需的高功耗相比，射流振蕩等新方法在降低功耗方面很有前景[17]。

不可否認，微納米氣泡和聲空化法對于傳質有較好的促進作用，在實際應用時傳質效率并非唯一需要關注的性能指標，投資和運營成本在實際水處理過程中同樣十分重要。微納米氣泡發生器和聲空化設備在運行時需要較高的壓力和電力消耗，對于追求傳質效率提升而產生的這一能源消耗問題有望通過水動力傳質技術得到解決。

3 水動力傳質反應器

3.1 填料式反應器

反應器內填充填料使氣體和液體流量分布更加均勻，在臭氧氣體和水之間形成更大的接觸面積，有助于延長氣液接觸時間，并增加臭氧氣液傳質單元[25]。填料式反應器最初用的是隨機填料，它們由隨機傾倒在反應器中的零散結構元件組成，到20世紀80年代后期才開始有規整填料進入市場，規整填料由波紋金屬或塑料板以及金屬網制成，這些波紋板和金屬網作為組裝層塊垂直布置在反應器中[26]。與鮑爾環等隨機填料相比，規整填料可以提供更高的容量和界面面積，能使溶液流動分布均勻性更好，不合適的填料會使氣泡在填料間堆積形成氣液通道，不利于氣液傳質[27-28]。

Huang等[29]在微氣泡臭氧反應器中填充不銹鋼絲網(stainless steel wire mesh, SSWM)波紋結構，使得穩定狀態下液相臭氧濃度相較于單獨使用臭氧提高14%左右，表觀傳質系數高出約51%，SSWM/臭氧系統運行6 min后，·OH摩爾濃度相較于單獨使用臭氧高出60 μmol/L。Liu等[30]研究了填料式反應器對水中痕量有機物的臭氧氧化去除效果，發現與無填料反應器相比，使用填料后臭氧傳質系數增加15%～35%，臭氧和·OH暴露量分別提高1.1～2.1倍和1.1～1.6倍，對于反應器中的液相臭氧濃度，熔巖填料>不銹鋼鮑爾環填料>不銹鋼清洗球>無填料。在促進臭氧從氣相到液相的傳質方面，熔巖填料顯示出相較于不銹鋼清洗球和不銹鋼鮑爾環更好的性能，這是由于熔巖填料的粒徑較小，分散性較強，并且表面不平整，反應器內界面面積較大，內壓較高，從而有利于改善臭氧傳質。結果表明，在相同的試驗條件下，填料的使用不僅將水中有機物的去除率提高了5%～31%，同時將反應器處理過程中的能耗降低了5%～48%。Yang等[31]對比不同填料的反應器與常規無填料反應器臭氧氧化去除腐植酸(humic acid，HA)的試驗研究，發現在達到穩定狀態時，熔巖填料鼓泡塔(lava rock packing bubble column，LBC)反應器、金屬鮑爾環填料鼓泡塔(metal pall ring packing bubble column，MBC)反應器、無填料鼓泡塔(non-packing bubble column，BC)反應器尾氣中的臭氧質量濃度分別為8.00、9.20、9.70 mg/L，其中LBC反應器尾氣臭氧濃度最低，MBC反應器稍高，而BC反應器最高。結果顯示，填料的使用將臭氧的利用率提高了5%～16%，但由于填料形狀的差異，不同種類的填料對傳質效率的提升效果也不盡相同，在該試驗中熔巖填料的性能同樣優于金屬鮑爾環填料。此外，填料式反應器在較低的臭氧投加量下對HA去除效率的提升相較于高臭氧投加量時更加明顯，臭氧投加量為200.0 mg/(L·h)時，去除率提升1%～6%，而臭氧投加量為33.3 mg/(L·h)時，去除率提升19%～26%。綜上，填料式反應器相較于傳統反應器可將臭氧利用率提高5%～31%，能耗成本下降5%～48%，具有顯著的提升效果。

填料式反應器在化工領域已有廣泛應用，但在增強臭氧傳質和氧化效率方面的研究目前還較少。填料式反應器的關鍵點在于填料的選擇，目前的研究顯示熔巖填料的性能優于金屬鮑爾環填料，而在相同臭氧條件下其他填料的性能還需要進一步的研究比較。填料式反應器隨機填料和規整填料的傳質系數已有多種預測模型，模型方程主要依賴于理論建模和半經驗方法的組合，有些特定常數參數需要針對填料進行單獨測定，要實現能夠預測一般填料幾何結構的傳質系數的最終模型還有很長的路要走，因此，難以應用于填料的篩選工作[26]。市面上可以用作填料的產品種類繁多，這是填料式反應器的優勢，同時增加了優異性能填料篩選工作的難度。

3.2 振蕩流反應器

振蕩流反應器在氣液傳質方面顯示出良好的性能，相關研究主要集中于氧氣與水的傳質，而在強化臭氧氣液傳質方面的研究近幾年才陸續出現。振蕩流反應器是在圓柱形容器中周期性布置一系列擋板，將容器劃分為多個單元，液體的振蕩流動由安裝于反應器一端的波紋管或活塞運動產生[32]。反應器通過振蕩流動和擋板設計的相互作用形成渦流與剪切，導致氣泡發生聚集和破裂，從而增強氣液傳質效率[33]。不同的擋板形狀、振蕩頻率以及振幅都會對渦流的大小和強度產生影響。

振蕩擋板反應器(圖1)作為一種多相混合技術，通過流體振蕩與分布在細長柱體中的周期性限制擋板產生渦流混合，對增加不混溶相(氣液或液液)之間的接觸非常有效。Al-Abduly等[34]研究發現，半間歇條件下，振蕩擋板反應器的臭氧氣液傳質效率明顯優于傳統鼓泡塔與曝氣生物濾池，分別是其傳質效率的3倍和5倍，但由于氣體流態的變化，振蕩擋板反應器對反傳質的提升效果隨氣體流量的增大而下降。Graca等[35]設計出采用平滑周期收縮的振蕩流反應器(圖2)，研究顯示，振蕩頻率和振幅的增加都有助于提升傳質效率，二者幾乎具有同等的重要性。隨著雷諾數(1 000≤Re≤3 000)的增加，傳質系數kLa持續增大，且無論反應器中水流處于何種狀態，傳質效率的提升相對于填料式和鼓泡塔反應器均十分顯著。Pereira等[36]將多孔振蕩擋板(multiorifice baffled column, MOBC)反應器配備不同孔徑擋板進行對比分析，結果表明，平均氣泡大小強烈依賴于擋板的孔徑設計，而在流體振蕩強度對平均氣泡大小的影響方面沒有觀察到相關性。Lucas等[37]通過MOBC臭氧氧化處理對羥基苯甲酸，降解率相較鼓泡塔提升20%，可以觀察到反應器中的氣液混合流振蕩時外觀呈現乳白色，在沒有振蕩的情況下變得完全透明。

圖1 振蕩擋板反應器示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Oscillatory Baffle Reactor

圖2 周期性收縮振蕩流反應器示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Periodic Contraction Oscillatory Flow Reactor

振蕩流反應器的挑戰在于擋板設計和性能表征，幾何形狀的不同會對壓力損失、能量耗散產生影響，不同的擋板形狀對于多相混合、剪切等特定的需求呈現出獨特的應用優勢，盡管在常規擋板基礎上涌現出不少新穎的擋板設計，如單螺旋、雙螺旋結構等，然而在流體力學和定量方面的研究仍有待加強，需要對振蕩流反應器的性能進行量化分析。

3.3 氣-液膜接觸器

使用膜促進無氣泡的氣液接觸是將氣態臭氧引入水溶液的新興方法，又稱為臭氧膜接觸器，在水處理臭氧氧化工藝中是一種很有前途的技術。利用多孔或非多孔疏水膜充當氣相和液相之間的屏障，主要通過擴散進行傳質，而不是從一個相分散到另一個相，這個過程不產生氣泡，主要驅動力是濃度梯度[38]。在現有的氣-液膜接觸器幾何形狀中，包括平板膜、螺旋纏繞膜、旋轉環型膜和管狀膜，目前只有中空纖維、單管和平板接觸器被考慮用于臭氧膜接觸[39]。需要注意的是，跨膜壓力必須仔細設置，以避免起泡和潤濕問題。

Stylianou等[40]使用陶瓷膜接觸器進行臭氧氧化試驗，通過硅烷法對陶瓷膜表面進行改性以增加其疏水性，避免毛細作用力導致水滲透到孔隙中降低氣體傳質效率。結果顯示，在相對較低的流速下，臭氧全部溶解在水中，實現了無泡臭氧氧化，溶解臭氧質量濃度達到3.8 mg/L，通過KI法測定氣相中的剩余臭氧濃度接近于0。Sabelfeld等[41]采用聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)螺旋中空纖維膜接觸器進行了脫鹽水吸收臭氧試驗，結果表明，與線性纖維相比，中空纖維的螺旋狀纏繞結構使得臭氧通量提高了7倍，這是由于在纖維內腔中產生了二次流，且在纖維外殼處產生了正交流。Chan等[42]使用了一種先進的臭氧膜接觸器處理難降解內分泌干擾物(endocrine disrupting compounds，EDCs)，能夠在小于3 min的停留時間內將水中的EDCs完全轉化。在此過程中膜分布器產生較小的氣泡并進行充分的混合，多孔陶瓷膜提供氣相和液相的接觸面，這些條件使得膜接觸器具備優秀的傳質性能。膜接觸器結構如圖3所示，臭氧氣體通過多孔不銹鋼膜分布器進行供氣，內部同心插入陶瓷管，粗陶瓷顆粒是陶瓷管的結構主體，表面覆有一層薄薄的大比表面積的涂層，用作膜接觸器，反應發生在膜分布器和接觸器之間的環形區域，沉積在陶瓷管內表面的薄沸石膜最終將水與反應分離。隨著20世紀90年代開始研究臭氧膜接觸器，實驗室規模的試驗活動仍在進行[43-44]。然而，到目前為止，還沒有報道大規模臭氧膜接觸器的設計和運行情況。過去幾年聚合物膜在水處理和一些工業領域得到應用，相關研究[45]表明，聚合物膜不適合與氧化劑進行長時間接觸，因為臭氧是一種強氧化物質，容易氧化有機和聚合物材料，只有化學惰性材料(如陶瓷膜)可用于這些應用。與傳統的聚合物膜相比，陶瓷膜具有許多優點，比如：相對較窄的孔徑分布和較高的孔隙率(約50%)，這對更好的分離特性和更高的通量有影響；相當高的機械穩定性，允許施加更高的壓力；較高的化學穩定性，從而延長膜的使用壽命，并允許在處理水的pH范圍更廣的情況下使用。迄今為止，關于使用陶瓷膜在不產生氣泡情況下進行臭氧傳質的研究還很少[46-47]。臭氧膜接觸器的優勢在于能夠最大化利用產生的臭氧，臭氧利用率高達99%，降低臭氧氧化工藝的運營成本。在液相流量和臭氧轉移量相同的條件下，使用微孔曝氣盤的傳統反應器體積要比平板膜接觸器大一個數量級，比中空纖維膜接觸器大兩個數量級[48]。

圖3 膜接觸反應器結構示意圖[42]Fig.3 Diagram of Membrane Contactor Structure[42]

開發更高效的膜材料是目前需要克服的一個重要挑戰，疏水膜必須采用涂層或接枝技術制造，這可能導致復雜的改性路線和化學品的使用。在工業規模上的應用對膜的長期穩定性也有很高的要求，大部分用于臭氧接觸的聚合物膜如果持續暴露于臭氧中，其性能都會發生變化，聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)表面與臭氧反應會產生過氧化物，聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)與臭氧長時間接觸也會降低傳質效率，相比之下PTFE在長時間運行后依舊能夠保持更好的穩定性和更高的通量[49]。使用膜接觸器進行臭氧氧化增加了工藝投資建設成本，但通過將臭氧損失限制在接近0的水平，可以使運營成本顯著降低，如何制造出價格合理、性能優良的設備模塊，是膜接觸器大規模應用的重要前提。

3.4 水動力空化反應器

水動力空化是一種發生于特定的條件下且較為復雜的流體動力學現象，可以通過液體收縮產生，例如文丘里管、孔板等[50]。當液體經過的管徑收縮時，液體的速度增加，同時壓力下降，如果節流使收縮點周圍的壓力降低到空化臨界壓力以下(通常是介質在工作溫度下的蒸氣壓)，則會產生數百萬個空腔。在收縮的下游一側，隨著液體射流膨脹，壓力恢復，高能量密度的空腔塌陷，在其周圍產生瞬時的高溫高壓，并且常伴隨高速微射流和劇烈的沖擊波，也導致·OH的產生[51]。下游的湍流強度取決于收縮口的幾何形狀以及液體流態，在經過特殊設計后可以產生類似于聲空化的條件，而所需的能量卻低很多。

Carvalho等[52]比較文丘里管(圖4)和氣泡擴散器的臭氧-水傳質，發現氣泡擴散器在20 min內產生0.15 mg/L的臭氧，而文丘里管產生的臭氧質量濃度高達0.87 mg/L，相較于氣泡擴散器高出約5倍。Rojas等[53]將非處方藥粉碎溶解在水中，配置磺胺甲惡唑、雙氯芬酸鈉、布洛芬質量濃度分別為7、13、10 mg/L的合成廢水，用文丘里管進行臭氧氣液混合處理，在連續流最佳條件下，磺胺甲惡唑、雙氯芬酸鈉、布洛芬去除率分別達到80.90%、84.38%、44.26%。結果表明，使用文丘里管進行臭氧氣液混合處理，可作為這些藥物廢水處理的一種替代方案。目前使用最為廣泛的偶氮染料占據全球染料生產的50%以上，然而除了復雜的芳香酸和磺酸外，氮氮雙鍵的存在使得偶氮染料在自然界難以處理[54]。Lakshmi等[55]通過文丘里管進行水動力空化，同時與其他氧化劑(H2O2、KPS和Fenton)聯合使用對偶氮染料酸性紫-7進行降解，結果顯示，這種組合處理的方式對于降解酸性紫-7染料具有有效性，其中Fenton與水動力空化的組合處理效果最為顯著，在優化條件下，水動力空化單獨處理的脫色率為18.58%，而水動力空化與Fenton聯合處理的最大脫色率可以達到95.08%?？栈幚硪环矫娲偈埂H產生，推動染料更快地降解；另一方面，局部湍流的存在有助于降低傳質阻力，提高氧化劑的利用率。Barik等[56]通過孔板(圖5)進行水動力空化，強化UV+臭氧降解對氯鄰氨基苯酚，從而實現96.85%的對氯鄰氨基苯酚降解和73.6%的TOC去除。研究表明，孔板水動力空化的反應效率更高，與超聲空化相比更節能。Arbab等[57]對比了單獨使用納米二氧化鈦催化劑的光催化工藝以及光催化與孔板聯用工藝去除活性黑5的過程，結果顯示，在二者對于污染物的去除效率相同的情況下，單獨光催化工藝成本是聯用工藝的7倍[58]。

圖4 文丘里管示意圖Fig.4 Schematic Diagram of Venturi Tube

圖5 不同孔板示意圖Fig.5 Schematic Diagram of Different Orifice Plates

空化過程本身對有機物具有降解能力，與臭氧的結合可進一步降低處理成本，這使得臭氧水動力空化方法能夠與傳統水處理方式競爭。水動力空化的能量轉換效率遠高于超聲空化，實現擴大化也更簡單。在擴大過程中，水泵作為最昂貴的設備對系統成本的影響最大，為實現完全有效的空化，必須選擇恰當的水泵，提供滿足系統要求的壓力和流量。

3.5 其他水動力傳質反應器

利用水動力方法促進臭氧氣液傳質方面的研究層出不窮，除上述幾種主流的水動力傳質技術外，出現了很多新穎獨特的設計思路，盡管采用的技術原理不同，但都能實現對于臭氧氣液傳質的促進效果。

圖6 射流回路反應器示意圖[59]Fig.6 Schematic Diagram of Jet Loop Reactor[59]

Barlak等[59]采用如圖6所示射流回路反應器(jet loop reactor，JLR)促進臭氧的氣液傳質，來自循環泵的液體與來自另一管路的臭氧氣體通過噴嘴一并噴入引流管中，雙相混合流沿引流管向下流動，在觸及反應器底板后轉而從引流管外側上升，以此進行循環接觸。在相同的條件下，JLR的體積傳質系數為0.540 min-1，而傳統鼓泡塔的體積傳質系數為0.246 min-1。結果顯示，JLR具有更高的體積傳質系數，并且不隨臭氧氣體流量而發生變化。劉新宇等[60]通過螺旋狀疊加排列星形不銹鋼片的方式制作出一種靜態混合器，布置于射流器出口處，臭氧氣體與液體混合后經過螺旋流道時，在劇烈湍流與強剪切力作用下能夠充分溶解。結果表明，該靜態混合器所能實現的最終液相臭氧飽和質量濃度更高，是微孔曝氣法的1.53倍，·OH濃度提高73.4%。Zhu等[61]先用曝氣盤將臭氧進行氣液混合，混合后的流體通過高壓泵注入管式陶瓷膜內部，利用高流速下的液相湍流打破臭氧氣泡，促進臭氧從氣相到液相的傳質。結果表明，達到平衡后，出水和濃水中液相臭氧濃度與·OH濃度均明顯高于傳統鼓泡塔反應器。

4 展望

臭氧水動力傳質反應器無論是單獨使用還是與其他高級氧化工藝有效結合，在降解各種廢水的有機污染物方面都具有十分廣闊的應用前景。由于不同類型水動力傳質反應器的操作和幾何參數不同，很難確定哪種臭氧水動力傳質方式最佳。對于特定的臭氧水動力傳質系統，傳質特性和降解效率是各種操作參數綜合作用的結果，因此，有必要探索每種系統配置的最佳操作條件。水動力傳質反應器的優勢在于運行過程中無需額外的能源消耗、設備復雜程度低、進行工業規模放大時較容易。同時，也存在實際應用較少，缺乏運營管理經驗，很多研究還只是停留在實驗室研究階段等問題。盡管臭氧水動力傳質系統具有更高的能源效率、更低的運行成本，是一種適合高難度廢水處理和消毒的方法，但在工業應用之前還有很長的路要走，為此提出以下建議。

(1)深入研究臭氧水動力傳質的微觀機理和污染物的分解途徑，提高污染物去除率，完善臭氧氧化反應器理論解析。

(2)應進一步探討臭氧水動力傳質與其他高級氧化工藝相結合的協同效應和機理，搭建高效、廣譜、綠色催化臭氧高級氧化系統。

(3)不同臭氧水動力傳質系統的比較應基于相同的臭氧氣相濃度、污染物類型等基礎條件。

(4)水動力傳質反應器大部分研究仍處于實驗室規模，只有少量中試規模的嘗試，因此，有必要通過合適的設計將臭氧水動力傳質反應器擴大到工業規模。

(5)需要根據污染物的濃度和類型對臭氧水動力傳質反應器進行經濟和能效評估，經濟評估應考慮多個方面，包括電費、藥劑費、維護成本和臭氧水動力系統的建設成本等。