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)更強烈的氧化劑和殺菌劑，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，其殺菌和除病毒效果較好，而且接觸時間較短。臭氧消毒的最大特點是當(dāng)水中含有有機物時，不會產(chǎn)生氯消毒時容易生成的有機氯化物一類有毒物質(zhì)。而且由于臭氧的氧化力極強，不但可以殺菌，還可以除去水中的色味等有機物，即同時具有殺菌、除臭、去色、除酚等多種作用。

利用臭氧的強氧化性，可以將污水中的Fe2+、Mn2+等金屬離子氧化到較高或最高氧化態(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物時，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)。

與有機物反應(yīng)時，臭氧的氧化作用可導(dǎo)致不飽和的有機分子的破裂而發(fā)生臭氧分解。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)對一些難以生物降解的有機廢水進行處理，作為二級生物處理的預(yù)處理。