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水處理包括三類：城市污水、工業污水和醫療污水。其主要用途是滅菌、去除污染物、脫色除臭，符合排放標準。近年來，由于水資源短缺，工業和生活污水回用問題突出，行業主管部門出臺了相關法律法規，提高處理標準。目前，中國是世界上缺水非常嚴重的國家之一，解決缺水問題的有效途徑是城市污水的回用。城市生活污水主要采用生物法處理，出水水質一般達不到回用要求，需要進行深度處理，進一步去除微量有機污染物、懸浮物、氮、磷等。城市污水處理用大型臭氧發生器，深度處理工藝簡單，效果好，反應速度快，無二次污染，常用于生活污水的深度處理。
20世紀70年代初，美國開始使用城市污水處理用大型臭氧發生器，以處理生活污水。其主要目的是消毒，降低生物（BOD）和化學（COD）的消耗，去除亞硝酸鹽、懸浮物和脫色，已達到生產應用水平。在日本，污水經過臭氧處理后，循環到缺水地區的非食用水（即再生水）中。用于電鍍廢水中含氰工業廢水的臭氧處理，紡織印染廢水的脫色，精制廢水、烷烴的脫酚等。近年來，美國、日本、德國、法國等國家建立了大型污水處理廠，并在中國煉油、印染行業進行了試點應用。池水臭氧消毒應用廣泛，其處理效果和優勢已被人們廣泛認可，在國外應用廣泛。
目前，美國冷卻塔協會推薦采用臭氧處理技術對循環水進行冷卻，可以達到阻垢除垢、滅菌除藻、防腐穩定水質等目的。美國臭氧公司有電腦控制的臭氧冷卻循環水檢測系統，國內很多單位都在進行實驗研究，總結經驗。
