臭氧是一种不稳定的活泼气体。常温常压下，低浓度臭氧为无色气体，15%的臭氧为淡紫色有鱼腥味气体。
臭氧的标准电极电势为2.07V，超过高锰酸钾（1.67V）、二氧化氯（1.50V）、氯气（1.36V），仅次于氟气（3.06V），因此臭氧具有很强的氧化能力。
一般说来，臭氧主要通过以下两种途径与水中的有机物发生反应：
一是直接反应途径，即臭氧分子与有机物直接发生反应；
二是间接反应途径，即臭氧首先在水中发生分解产生强氧化性的自由基，然后自由基再和有机物发生反应。
在十九世纪末二十世纪初，臭氧作为一种强的氧化剂和消毒剂在欧洲的水处理厂已经开始应用，主要起到杀菌消毒、去除藻嗅、氧化有机物等作用。
1、臭氧的杀菌作用比氯快15-30倍，因此用臭氧代替氯来对水进行消毒，效果更佳，且不会产生三氯甲烷等有害物质；
2、臭氧除藻方面，它可以通过氧化破坏藻类的细胞壁的方式，导致细胞开裂死亡，使藻类由原本的囊泡状、呈球形的状态变为絮状体，对于藻毒素也有较好的去除效果。
3、针对主要由水中的腐殖质和藻类等有机物分解而产生的嗅味，臭氧能破坏其化合物结构使其断裂形成酮、酸、醛，同时破坏藻类的代谢也可去除嗅味。
4、与此同时，臭氧还能强化絮凝和过滤。
因此，臭氧氧化作为一种较安全有效的水处理技术，已经广泛地应用于饮用水工艺中。
