臭氧催化氧化工艺用于污水预处理具有多种作用，主要包括以下几个方面：
- 去除难降解有机物：污水中通常含有一些难以被生物降解的有机物，如芳香族化合物、卤代烃等。臭氧催化氧化工艺可以通过产生具有强氧化性的羟基自由基等活性物种，将这些难降解有机物分解为较小的、更容易被生物降解的分子，提高污水的可生化性，为后续的生物处理创造有利条件。例如，在处理印染废水时，该工艺能有效破坏染料分子的共轭结构，使废水的色度和化学需氧量（COD）显著降低。
- 消毒杀菌：臭氧本身具有很强的杀菌能力，在催化氧化过程中，能够快速有效地杀灭污水中的细菌、病毒和其他病原微生物，降低后续处理单元的生物负荷，防止微生物在管道和设备中滋生，保证污水处理系统的稳定运行。这对于处理一些含有病原体的污水，如医院污水、养殖废水等尤为重要。
- 去除氨氮：臭氧催化氧化可以将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，部分亚硝酸盐氮还可以被氧化为氮气，从而实现氨氮的去除。这有助于减轻后续生物处理单元对氨氮的处理压力，提高整个污水处理系统对氮的去除效率。
- 脱色：许多工业废水，如印染废水、造纸废水等都具有很深的颜色，这些颜色主要来自于水中的有机染料和色素。臭氧催化氧化能够破坏这些显色物质的分子结构，使其失去显色能力，达到脱色的效果，改善污水的外观。
降低毒性：污水中可能含有一些有毒有害物质，如重金属离子、酚类化合物等，臭氧催化氧化可以通过化学反应将这些物质转化为毒性较低或易于去除的形态，降低污水的毒性，减少对后续生物处理系统中微生物的抑制和毒害作用，也有利于污水的Zui终排放和回用。