臭氧可用于城市污水、工业污水等处理工艺中，起到杀菌、除臭、去污、分解化学污染物等作用。

臭氧处理废水作为有效的废水深度处理手段之一，具有氧化能力强、反应速度快、使用方便的优势。臭氧在处理生活污水时，其主要作用是消毒并降低生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)，且有很强的漂白作用，可以明显降低生活污水的色度。在处理工业废水方面，臭氧可分解工业废水中的有机化合物。由于对各种有机物的作用范围较广，可有效降低废水中的化学需量和总有机碳(TOC)。臭氧可去除农药废水中的有机磷、有机氮化合物；可有效去除印染废水的色度和浑浊度；可将造纸废水中的木质素氧化，使其易被降解。此外，臭氧既可以杀灭水中的藻类，又能起到阻垢和缓蚀作用。经臭氧处理后的废水，既不增加可溶性固体，也不产生二次污染。