目前在世界范围内,纯净水、天然水（山泉水、矿泉水、泳池水、水上乐园、海洋馆、地下水、自来水、污水处理等经过过滤等工序制成），已普遍采用臭氧消毒；同时氧化水中的各种杂质，以达到净化、杀菌消毒的效果。在自来水臭氧净化应用时,国际常规标准桶装水为0.4mg/L的溶解度值保持4分钟,即CT值为1.6，瓶装水因保质期长为0.6mg/L以上，污水因杂质较多保持溶解时间因更长15-60分钟.在选择臭氧机型同时应根据水质不同配备不同型号臭氧发生器机型。  
1.臭氧产量投加臭氧机型配备选择（投加参考值）：

纯净水	天然水矿泉水	游泳池水	自来水	污水处理脱色	污水处理降解COD
2-3g/m3	3-5 g/m3	0.5-1g/m3	1-2g/m3	20-40g/m3	50-80 g/m3

2.臭氧氧化无机物
臭氧能将水中的二价铁、锰氧化成三价铁及高价铁，使溶解性的铁、锰变成固态物质，以便通过沉淀和过滤除去。其反应式如下：
       2Fe2++O3+3H2O→2Fe(OH)3
            3Mn2++203→3MnO2
      3Mn2++4CN3→3MnO4
常规的水处理对氰化物的去除效果不大，而臭氧则能很容易地将氰化物氧化成毒性小100倍的氰酸盐。其反应式如下：
CN-+O3→CNO-+O3
3CN-+O3→3CNO-
臭氧是强氧化剂能将氨氧化成硝酸盐，臭氧还能将水中的硫化氢氧化成硫及氧气和水，从而减轻了水中的臭味。
3.臭氧氧化有机物
臭氧能够氧化许多有机物，如蛋白质、氨基酸、有机胺、链型不饱和化合物、芳香族、木质素、腐蚀质等，目前水处理中，采用CODC和BOD5作为测定这些有机物的指标，臭氧在氧化这些有机物的过程中，将生成一系列中间产物，在氧化的同时产物会更高，为了很好降解必须投加足够的臭氧产量，以使有机物氧化彻底，才能转化为无机物。尤其水中含有酚类化合物时，臭氧处理可以去除酚所产生的恶臭。其次，如表面活性剂（ABS等），微生物使其分解，而臭氧却很容易氧化分解这些物质。
4.臭氧杀菌消毒
臭氧是非常有效的杀菌剂。臭氧的应用主要在为工业生产的灭菌消毒。这主要是臭氧有很强的氧化能力，氧原子可以氧化细菌的细胞壁，直至穿透细胞壁与其体内的不饱和键化合而夺取细菌生命，它的作用是即刻完成的，臭氧的迅速灭菌效果决定于它的高还原电位，表二、列出了消毒物质还原电位与臭氧的比较。

名称	分子式	标准电极电位（伏）
臭氧	O3	2.07
过氧化氢（双氧水）	H2 O2	1.78
高锰酸离子	MnO4	1.67
氯	CL2	1.36
二氧化氯	CL O2	1.50

臭氧杀菌脱色消毒效果好、速度快，而且对消灭*也很有效。臭氧的消毒效果主要决定设备接触时间及臭氧产量，同时也受PH值、水温影响。