污水处理包括城市生活污水、工业污水与医疗污水的处理，主要目的为杀菌消毒、去除污染物质并脱色除味以达到排放标准。近几年由于水资源匮乏，行业主管部门制定了工业、生活污水回用的法规，提高了处理标准。

美国在本世纪七十年代初开始利用臭氧处理生活污水，其主要目的为消毒并降低生物耗氧量（BOD）和化学耗氧量（COD），去除亚硝酸盐、悬浮固体及脱色，已达到全面生产应用的水平。日本则在缺水地区进行污水臭氧处理后，作为非食用水（即中水）循环使用，北京、上海、山东等大城市也正在推广使用当中。

工业污水臭氧用来对电镀含氰污水氧化、纺织印染污水脱色、精炼污水去除酚、烷类物质等。美、日、德、法等国家近年都建立了大规模的污水处理厂，我国炼油、印染行业也有应用。