臭氧在水处理中的应用最早是用于消毒，如20世纪初法国Nice城就开始使用臭氧。到20世纪中期，使用臭氧的目的转为去除水中的色、臭。20世纪70年代以后，随着水体有机污染的日趋严重，臭氧用于水处理的主要目的是去除水中的有机污染物。目前欧洲己有上千家水厂使用臭氧氧化作为深度处理的一个组成部分。
臭氧可以分解多种有机物、除色、除臭。但是因为水处理中臭氧的投加量有限，不能把有机物完全分解成二氧化碳和水，其中间产物仍存在水中。经过臭氧氧化处理，水中有机物上增加了羧基、羟基等，其生物降解性得到大大提高，如不加以进一步处理，容易引起微生物的繁殖。另外，臭氧处理出水再进行加氯消毒时，某些臭氧化中间产物更易于与氯反应，往往产生更多的三卤甲烷类物质，使水的致突变活性增加。某些有机物的被臭氧氧化的中间产物也具有一定的致突变活性。因此，在饮用水处理中，臭氧氧化一般并不单独使用，或者是用于臭氧替代原有的预氯化，或者是在活性炭床前设置臭氧氧化与活性炭联合使用。
二、生物预处理是指在常规净水工艺前增设生物生活饮用水处理工艺，借助于微生物的新陈代谢活动，对水中的氨氮、有机污染物、亚硝酸盐、铁、锰等污染物进行初步的去除，减轻常规处理和深度处理的负荷，通过综合发挥生物预处理和后续处理的物理、化学和生物的作用，努力提高处理后出水水质。
1)生活饮用水处理生物预处理采用好氧生物膜法。已经开发实用的处理技术主要有：生物接触氧化法和淹没式生物滤池法。生物接触氧化法采用挂满弹性填料或纤维束填料的水池，池中设有穿孔管曝气装置，供给生物处理所需要的氧。淹没式生物滤池采用颗粒填料作为生物生长的载体，一般采用陶粒填料，池型与给水处理的砂滤池相似，只是在滤料下增加了穿孔管曝气系统。水的流向多采用升流式，滤池定期(几天到一月)进行气水反冲洗，洗去截留的悬浮物和多余的生物膜。淹没式生物滤池具有填料比表面积大，生物量高，对氨氮和有机物的处理效果好，有过滤作用，有较好的除藻功能，在低温条件(＞5℃)下仍有较好的处理效果，可承受一定的进水悬浮物浓度等优点。不足之处是基建费高于生物接触氧化法。淹没式生物滤池既可以用于预处理，设在常规处理之前；也可以设在混凝沉淀之后砂滤之前，对其进行生物处理。具
2)生物预处理有如下的去除效果：
(1)能够有效去除水中可生物降解的有机物，减低消毒副产物的生成，提高水质的生物稳定性，降低后续常规处理的负荷，改善常规处理的运行条件(如降低混凝剂的投加量，延长过滤周期，减少加氯量等)。饮用水生物预处理可以去除进水中80%左右的可生物降解有机物，如以高锰酸盐指数(耗氧量)表示，生物预处理的去除率一般在20%～30%。对高锰酸盐指数去除率偏低的原因是：①水源水中有机物包括了可生物降解和不可生物降解两大部分；②高锰酸盐的氧化能力低，对一些可生物降解有机物测不出，如草酸等。如果采用预臭氧一生物处理工艺，将可以大大提高生物预处理对有机物的去除效果。
(2)能够有效去除水中的氨氮
在生活饮用水处理生物预处理构筑物中氨氮在亚硝化菌的作用下先被生物转化为亚硝酸盐，再在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐。生物预处理对氨氮去除率可以达到70%～90%，例如，在进水氨氮质量浓度为2～3mg/L的条件下，出水在0.lmg/L左右。在饮用水生物预处理中，对氨氮的硝化比去除有机物更容易实现，所需要的水力停留时间也较短。采用生物硝化去除氨氮的预处理已经成为饮用水预处理的一个重要处理目的。
