臭氧消毒是利用臭氧在水中分解时放出新生态氧而达到杀菌效果的一种水处理方法。新生态氧具有很强的氧化能力。同时其杀菌力也高，即使对具有顽强抵抗力的病毒、芽孢等致病微生物也有强大的杀伤力，但其杀伤机理尚不甚清楚。一般认为，可能由于新生态氧渗透细胞壁的能力强，破坏了其内部有机体的链状结构而导致细菌死亡。

研究资料表明，杀灭细菌所需臭氧的浓度为0.1～0.2mg/L，灭活病毒的浓度为0.4mg/L。在饮水消毒中欲达到良好效果，臭氧的投加量约为0.5～1.5mg/L。研究资料还表明，臭氧杀伤细菌的速度比氯化消毒快数千倍，而所需的投加量仅约为氯的十分之一。

臭氧氧化作为水处理的一种有效技术，其作用已远远超出消毒的范围。臭氧几乎能氧化溶于水中的所有有机物，特别是致癌的卤代烃有机化合物。臭氧能完全去除水中的酚，还能用于除铁、除锰及去色、去臭和去味。臭氧用于饮水的净化和消毒所需的总投加量往往达5mg/L或更多，实用中常根据原水水质的不同而可有所增减。

空气中的氧气是生产臭氧的原料。目前臭氧生产多采用无声放电法，采用15000V以上的高压交流电，使两电极间产生无声放电，当氧气通过这个高压放电间隙时，氧分子受激而分解为氧原子，这些氧原子在一定条件下，或自行结合，或与氧分子结合生成臭氧分子。制造臭氧的空气必须先进行净化和干燥，以提高臭氧发生器效率并减少对设备的腐蚀。臭氧发生系统包括臭氧发生器及辅助装置如空压机、气水分离器、冷却器、调压阀、过滤器和干燥器等。实用的臭氧发生系统生产1kg臭氧约需耗电20～30kW/h。

臭氧的溶解度虽比氧高，但在一般温度和近乎中性的水中每升水仅能溶解十几毫克。要使大量的臭氧溶解于水是很困难的，故臭氧的利用率比较低，损耗可高达40%。为了提高臭氧的利用率，一般可采用几只串联的接触池，或设置深度在5～6m以上的接触池。其次必须采用各种有效的微孔扩散器，使进入接触池的臭氧变成微细气泡以便能均匀散布，达到臭氧与水充分混和的效果。

臭氧用于消毒处理，不受水中氨氮、pH值等条件影响，且不需要很长的接触时间，一般有10～15min的接触时间，足以达到良好的杀菌效果。臭氧在水中不稳定，容易消失，因而不能在配水管网中持续保证杀菌能力，臭氧不能贮存，宜边生产边使用，但当水量和水质发生变化时，要调节臭氧的投加量比较困难。

生产臭氧耗电量大，成本较高，故臭氧的应用受到一定限制。臭氧在水中维持的时间短，持续杀菌消毒的能力不如氯，因而用臭氧消毒的水厂，常在净化水进入管网前再投加一定量的氯，以保持配水管网末梢有足够的余氯量。

臭氧对污水中有机污染物氧化的效果明显、设备简单、操作方便、占地少，只是耗电量大、费用高。在特殊情况下则是适合的，例如医院污水的消毒处理等。