臭氧和氯的氧化還原電位分別是2.07V和1.36V，因此，臭氧的氧化性僅次于羥基自由基OH和氟，是一種比氯性質(zhì)更強(qiáng)烈的氧化劑和殺生劑，在水處理中的可以作為氧化劑或消毒劑。

作為消毒劑消毒時(shí)，其殺菌和除*效果較好，而且接觸時(shí)間較短。比如臭氧達(dá)到某種消毒效果要求投加量與接觸時(shí)間的乘積是5的話，要達(dá)到同樣效果，氯的投加量與接觸時(shí)間的乘積是1440。臭氧消毒的*大特點(diǎn)是當(dāng)水中含有有機(jī)物時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生氯消毒時(shí)容易生成的有機(jī)氯化物一類有毒物質(zhì)。而且由于臭氧的氧化力極強(qiáng)，不但可以殺菌，還可以除去水中的色味等有機(jī)物，即同時(shí)具有殺菌、除臭、去色、除酚等多種作用。由于其分解快而沒有殘留物質(zhì)存在，因此特別適用于對(duì)微污染地表水為水源的飲用水消毒和污水深度處理出水的消毒。

利用臭氧的強(qiáng)氧化性，可以將污水中的Fe2+、Mn2+等金屬離子氧化到較高或*高氧化態(tài)，再加堿形成更難溶的氫氧化物沉淀從水中除去。當(dāng)廢水中含有氰化物、硫化物、亞硝酸鹽等有毒還原性無機(jī)物時(shí)，可以使用臭氧氧化的方法，將其氧化為CO2、N2O、SO42-、NO3-等無毒或毒性較小的物質(zhì)。

與有機(jī)物反應(yīng)時(shí)，臭氧的氧化作用可導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子的破裂而發(fā)生臭氧分解。即臭氧分子在極性有機(jī)分子原來的雙鍵位置上發(fā)生反應(yīng)，把其分子分裂為兩個(gè)羧酸類分子。臭氧化物的自發(fā)性分裂產(chǎn)生一個(gè)羧基化合物和帶有酸性和堿性基團(tuán)的兩性離子，后者是不穩(wěn)定的，可分解成酸和醛。因此，在廢水處理領(lǐng)域，已開始廣泛利用臭氧的這一性質(zhì)對(duì)一些難以生物降解的有機(jī)廢水進(jìn)行處理，作為二級(jí)生物處理的預(yù)處理。紫外/臭氧光化學(xué)系統(tǒng)能促進(jìn)臭氧分解產(chǎn)生氧化能力更強(qiáng)的OH自由基，從而提高臭氧的氧化速率和效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物徹底的礦化處理。比如這樣的系統(tǒng)對(duì)含二甲苯廢水進(jìn)行處理時(shí)，可以將二甲苯徹底氧化成無毒的水及二氧化碳。