臭氧(O3)废水处理技术于1905年应用于水处理。随着相关技术的进步和成本的降低，它被普遍认为是一种很有前途的水处理方法。臭氧具有很强的氧化性，目前对其氧化机理还没有明确的研究结论。一般认为主要来源于臭氧离解的OH自由基，臭氧是已知的发生在水中的氧化剂中最活跃的氧化剂，它可以通过自由基反应很容易地氧化各种类型的有机物。OH自由基还能与苯衍生物等其他物质形成二次氧化基团。它还可以将碳酸根或碳酸氢根离子氧化成碳酸根或碳酸氢根，作为三级氧化剂，臭氧分子可以离解成过氧化物的过氧基团。

臭氧化的主要过程。
臭氧(O3)水处理工艺有多种类型，包括①臭氧(O3)+生物活性炭法，②臭氧(O3)+混凝法，③臭氧(O3)+活性炭吸附法，④臭氧(O3)+活性污泥法，⑤臭氧(O3)+膜处理法，⑥臭氧(O3)+超声波法。

1.臭氧(O3)+生物活性炭法的主要过程是:首先在水中加入臭氧，其强氧化性将复杂的有机分子链断裂成小分子，易于生物降解，增加水中溶解氧浓度。然后进入生物活性炭装置，可降解有机物被活性炭富集，并被好氧微生物氧化分解为CO2和H2O。该工艺的特点是臭氧预处理提高了废水的可生化性，有机物的富集和富氧提高了生化反应速度；有机物在活性炭上的生物降解可以恢复活性炭的吸附性能。
2.臭氧(O3)+混凝法是基于臭氧(O3)对亲水性物质的强大破坏力。当亲水性物质变成疏水性时，混凝沉淀效果会大大提高。
3.臭氧(O3)+活性炭吸附法是指由于活性炭微孔小，限制了大分子物质的吸附，臭氧(O3)可以破坏物质的分子结构，形成小分子，增加活性炭的吸附能力。

4.臭氧(O3)+活性污泥工艺与生物活性炭工艺功能相同，旨在提高废水的可生化性。
5.臭氧(O3)+膜处理法，超滤(UF)后处理常采用臭氧(O3)。

6.臭氧(O3)+超声波处理法，超声波功率的增加可以提高反应速度，臭氧(O3)通量的增加可以加深生物反应程度，提高复杂有机物的去除率。
臭氧单元处理主要是催化氧化。
臭氧单元处理主要是催化氧化，如碱催化氧化、光催化氧化、非均相催化氧化，具体处理方法有:①臭氧(O3)/H2O2，②臭氧(O3)/UV(紫外光)，③臭氧(O3)/固体催化剂(金属及其氧化物、活性炭等。).从反应机理来看，它属于碱催化臭氧化、光催化臭氧化和多相催化臭氧化。

1.碱催化臭氧化反应的方式是通过羟基催化生成-羟基自由基，然后氧化分解有机物。-OH自由基的生成过程如下:
O3+OH→O2+HO2，O3+O2→O3+O2，O3+H+→HO3→OH+O2.。
2.碱催化臭氧化反应的方式是通过羟基催化生成-羟基自由基，然后氧化分解有机物。-OH自由基的生成过程如下:
O3+OH→O2+HO2，O3+O2→O3+O2，O3+H+→HO3→OH+O2.
3.光催化臭氧氧化法处理含难降解有机化合物的废水时，部分难降解有机化合物在紫外光照射下处于激发态，与OH基团发生羟基化反应，生成易于生物降解的新物质。
4.多相催化臭氧化是近年来发展起来的一项新技术。金属催化的目的是促进臭氧(O3)分解，产生活性-OH自由基，增强其氧化作用。常用的催化剂有氧化铜、氧化铁、氧化镍、二氧化钛、锰等。