L'oxygène et l'ozone peuvent intervenir dans de nombreux procédés de traitement d'effluents industriels : pour répondre aux besoins des stations d'épuration biologique surchargées, la capacité des bassins d'aération est augmentée, sans modification des ouvrages, par l'emploi d'oxygène pur. Ce gaz permet, en outre, de concevoir des installations de traitement biologiques compactes, capables d'accepter de très fortes charges polluantes. Enfin, pour des effluents très peu biodégradables, l'oxydation chimique faisant intervenir l'ozone et l'oxygène est un type de traitement efficace.
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