臭氧作为一种消毒剂，于1886年首先在法国用于水处理。以后经过不断的研究试验，于1906年在法国民斯市建成了第一座用臭氧消毒的自来水厂，在20世纪30年代我国福建厦门水厂也用过德国制造的管式臭氧发生器进行自来水的消毒。目前全世界在运转的臭氧化自来水厂已经超过1000多家，其中规模较大的水厂有加拿大蒙特利尔市水厂（230×10⁴m³/d），莫斯科水厂（120×10⁴ m³/d），法国瓦兹勒瓦水厂（80×10⁴ m³/d）、纳伊市水厂（60×10⁴ m³/d），德国奥利水厂（50×10⁴ m³/d）。

国内给水厂使用臭氧的有北京田村山水厂、燕山石化给水厂、南京炼油厂给水车间以及上海周家渡水厂等单位。

臭氧既是氧化剂又是消毒剂的这一特性，可利用来除去水中色、臭、味，除去水中的铁盐和锰盐，使低价铁锰转变成氢氧化物，然后通过沉淀方法除去。若臭氧单独使用，可作为原水预臭氧化处理，以改善水的澄清效果，起到除去部分有机物的作用，臭氧还可作为饮用水消毒剂，杀灭病毒和病菌。

臭氧在水处理中的应用优选工艺已经成为研究的热点，臭氧生物活性炭为其中之一。臭氧生物活性炭是臭氧与活性炭的联合使用。采用臭氧生物活性炭工艺是在自来水厂常规工艺流程的基础上，用预臭氧化代替预氯化，然后在快滤池后面设置生物活性炭池，也有将臭氧加在生物活性炭池前的，也有两处都加的，采用这些水处理技术，能充分发挥臭氧直接氧化较大分子的有机物的作用，使原来不可生物降解的有机物转化成容易降解的有机物，如臭氧可将腐殖质氧化成草酸、甲酸、对苯二酸、二氧化碳和酚类化合物等。

这些氧化物可生化性极好，并可把溶解性Fe^2＋、Mn^2＋氧化成不可溶的高价态，使其在沉淀或砂滤阶段除去，并促进了絮凝作用，改善了预处理效果。经臭氧氧化之后，水中溶解氧常呈饱和状态或接近饱和状态，因而有利于后续生物活性炭滤池生物生长繁殖的要求。其次该工艺又充分利用活性炭巨大的比表面积和优越的吸附性能，加上足够的溶解氧，水中可生化性溶解性有机物截留在活性炭表面，给微生物的生长创造了良好的条件，从而使活性炭滤池附着的好氧微生物大量生长繁衍，活性炭池变成了生物活性炭滤池，担负着水中有机物生物氧化降解作用和氨氮硝化作用。总之该工艺能发挥生物氧化降解水中有机物、活性炭吸附水中有机物、臭氧氧化水中有机物的作用，达到协同作用、降低处理后水中有害有毒有机物的目的。