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自來水凈水處理中，所適用臭氧處理的是深度凈水處理領域。普通標準凈水系統(絮凝、沉淀、過濾系統)無法供給符合水質標準的水廠成原水水質靠凈水設施極難運行管理的水廠，就需要附設深度凈水處理設備。

方法之一是臭氧處理，但日本自來水國臭氧與有機物的反應而生成副生成物，所以不單獨使用臭氧，而在處理后段并用活性碳。

深度凈水處理中，臭氧的作用是用所具有比氯強得多的氧化力去除異味及色度，并減少有機氯化合物等，臭氧處理作為水處理單元，在如下幾點優于其他的處理方法。

1、具有很好的除異味、脫色效果。---對于去除薯蕷皂苷、二甲異茨醇(2-MIB)等的異臭味及源自腐殖質等的色度、或去除因氯而成異臭味的酚類均有效果。

2、增強有機物的生物降解性。---使高分子物質低分子化，硫水性物質成親水化，以增加難降解有機物的生物降解性，從而提高后段顆粒活性炭(生物活性炭)的處理性能。

3、減少氯需求量。一如在氯注入前注入臭氧，可降低氯的耗量。

4、對鐵、錳的氧化能力強。