臭氧主要在出水水质提高后，作为再生水被回用。在进行臭氧工艺处理污水时，必须先去除湿气、颗粒物、油雾，保证臭氧发生过程的正常运行。由于臭氧化学性质不稳定，发生后很快分解成氧气，因此必须就地发生。由臭氧发生器产生出的臭氧经过臭氧接触反应系统将臭氧投入到污水中并使之与污水中的有机物、细菌、金属离子等进行化学反应及消毒生化反应过程，使臭氧得以分解。
臭氧具有很强的氧化能力，反应形成的自由基具有很强的氧化能力，能与污水中的其他杂质产生强烈的氧化反应。随着温度的升高，臭氧的分解速度加快。臭氧对非金属材料具有强烈的腐蚀作用，在臭氧发生设备和计量设备中，不能使用普通橡胶做密封材料，必须采用耐腐蚀性能力强的硅胶或耐酸橡胶等。
臭氧作为处理污水的一种优良杀毒剂，可以使污水快速脱色，迅速达到降低污水COD、除臭、杀菌消毒的目的，杀菌剂和灭藻剂高达百分之九十九以上，对提高污水处理厂出水及回用水水质效果明显。
臭氧氧化工艺不产生二次污染，操作方便，可利用空气就地制取，以臭氧为主的处理工艺可以发挥臭氧强氧化剂和强催化剂的特点，在杀菌消毒、漂白、脱色、除臭、去味等方面取得显著效果。
臭氧只有达到足够的剂量，作用一定时间才能达到消杀效果。臭氧消毒时间和消毒效果需要根据消毒用途、臭氧浓度和臭氧发生器综合性能指数决定。臭氧在室内一般半个小时后就会自动分解为氧气，在最初停留时间10分钟内臭氧有持续消毒作用，30分钟以后就不再产生持续消毒作用。
