臭氧用于饮用水消毒已有较长历史，20世纪70年代末美国已开始应用在循环冷却水处理，继而欧美国家正式推广。至今已成功应用的有1000多套循环冷却水系统，最大循环量已达10000m³/h。我国从20世纪80年代开始试验试用，近年已在北京、上海等地成功应用。未能广泛应用的主要原因是国内的臭氧发生器初投资高、臭氧制造的能耗（电耗）高，所以成本高。目前制造商已在改进设计，向更有效、更经济的方向发展。

臭氧处理循环冷却水的原理可以理解为：

（1）O₃与紫外线（UV）、过氧化氢（H₂O₂）等联合作用并催化，在水中可能产生自由基OH·、HO^－₂、O^－₂、O^－₃和［O］等。高强的氧化性能使水中的微生物和化合物产生直接的氧化反应，以及OH·产生的间接氧化反应，使大多数有机物氧化分解、断裂，快速、广谱直接杀灭细菌、病毒、藻类等，使其变成O₂、H₂O、CO₂等无害物质，净化水质，不产生二次污染。经O₃处理的水中好气异养菌数可降到100～1000个/mL。

（2）经低浓度处理的循环冷却水可减轻金属腐蚀速度，碳钢可降低1/2～1/3。由于O₃消除了生物膜和生物垢，减轻了垢下腐蚀；O₃产生的［O］与亚铁反应生成γ－氧化铁钝化膜；处理后的水自动稳定在pH8～9的碱性条件，减轻了腐蚀倾向。

（3）由于O₃的强氧化性能可消除氧化垢基质中的有机物，去除污垢中的黏结性，使垢层松动，陈垢脱落；O₃在氧化破坏生物体的不饱和脂肪酸和蛋白质时，会产生有阻垢缓蚀作用的羧酸、二羧酸和羟基等。据美国能源部（DOE）和航空航天局（NASA）研究，O₃处理过的循环冷却水还有微量硝酸生成，并发现O₃具有使CaCO₃向Ca（HCO₃）₂方向转化的能力，能减轻结垢，使传热效率提高5％～15％。

臭氧不仅是强氧化性杀生剂，同时具有缓蚀和阻垢作用。研究人员正进一步研究利用臭氧处理将再生水，甚至废水直接用于循环冷却水系统的可能性。

应用实例：某厂冷冻机的敞开式循环冷却水系统，循环水量1000m³/h，补充水为上海自来水，浓缩倍数6～10。2006年5月至今用臭氧处理。测定循环冷却水的主要指标如下：污垢热阻值（0.3～1.0）×10^－4 m²·K/W，碳钢腐蚀速度0.03～0.07mm/a，铜和不锈钢腐蚀速度0.004～0.006mm/a，生物黏泥量1～2.5mL/m³，好气异养菌数20～500个/mL，军团菌未检出，COD_Cr5～18mg/L，BOD₅<2mg/L，总铁0.1mg/L（Fe^2＋未检出），悬浮物4～5mg/L，浑浊度1～5NTU。