近年來，隨著工業的發展，在水處理及水污染的治理方面出現了新的問題。
由于工業廢水中出現了一些生物難降解的或有毒的有機污染物(如農藥，合成洗滌劑和某些染料等);同時，為了保護環境和水資源以及能夠處理過的污染水得到回用，環境保護和相關部門制訂了嚴格的標準和法律。在許多情況下，工業廢水必需經過三級深度處理才能滿足水污染治理和廢水回用的要求。臭氧處理廢水作為有效的廢水深度處理手段之一，具有氧化能力強，反應速度快，使用方便(包括臭氧的制造，輸出和投配等)，不產生二次污染等一系列優點而受到人們的重視。
臭氧應用的機理
臭氧是強烈的氧化劑，它能氧化多種有機物和無機物，清除對臭氧的高度氧化活性很敏感的毒物，如酚類、苯環類、氰化物、硫化物、亞硝酸鹽、鐵、錳、有機氮化合物等;由于對各種有機物的作用范圍較廣，可以去除其他方法不易去除的COD和TOC，屬于“最有效武器”。有很強的氧化漂白作用，可以明顯降低水的色度;在應用實例中，臭氧既可以殺滅水中的藻類，又起阻垢和緩蝕作用;屬“環保劑處理后”絕不使的水產生臭和味，不增加可溶性固體，不產生二次污染。
臭氧在廢水處理過程中的具體應用
1.工業有機廢水和含氰廢水
臭氧是強氧化劑，可將有毒污染物轉變為無毒物。它處理廢水氧化能力強，可分解一般氧化劑難于破壞的有機物，而且反應安全，時間短。剩余的臭氧，可轉化為氧，不但無害，而且有益。可用于消毒、除臭除味、除色、除鐵錳、除酚、除氰、除洗滌劑、除油等方面。
2.重油裂解廢水
當PH≈11.4時，去氰效率達79.3%;對于電鍍廢水，含氰濃度為32.5%mg/L,時，去氰率達98.9%;對于腈綸廢水，含丙烯腈102mg/1時，采用臭氧處理可完全去除丙烯腈。
3.臭氧能分解烴、醛、氰、酚、磷、硫、氮氧化物、硝酸鹽等有機物，能去除鐵、錳、鎂等金屬離子。
4.含酚廢水
包括苯酚、苯三酚、甲酚、二甲酚等。酚可使蛋白質變性，損害肝、腎、神經系統。含酚廢水來源于：煤氣、焦化、石油精煉、化工、制藥、農藥、紡織橡膠、染料、木材加工等
5.含硫廢水
硫化物有惡臭、有毒性腐蝕性，使水中生物致死、降低PH值、溶氧指標。
含硫廢水來源于：石油、化工、焦化、造紙、皮毛、皮革、牲畜屠宰、紡織染料、化學纖維等行業。
6.含氰廢水
氰化鉀、氰化鈉具強毒性，臭氧能把它們氧化成毒性較小的氰酸鹽。
含氰廢水來源于：電鍍、煉焦、煤氣、冶金、采礦、皮草、橡膠、化學纖維有機玻璃等。
7.含油廢水
包括含有脂肪酸、皇類、蠟類及可被溶劑提取的物料。
含油廢水來源于：石油、化工、機械、交通運輸、焦化、軋鋼、煤氣、食品、飲食、皮革、皮毛、洗毛、日用化工等。
8.含鐵、錳離子廢水
過量的鐵、錳離子對人體的心血管、皮膚造成一定危害。
含鐵、錳離子廢水來源于：礦冶、機械、化工、電子、儀表等行業。
優缺點
臭氧氧化法的主要優點是反應迅速，流程簡單，沒有二次污染問題。但目前生產臭氧的電耗仍然較高，每公斤臭氧約耗電20～35度，需要繼續改進生產，降低電耗。 同時需要加強對氣水接觸方式和接觸設備的研究，提高臭氧的利用率。
