臭氧氧化电势为2.07V，具有极强的氧化性，能与许多有机物或官能团发生反应，如C=C、C≡C、芳香化合物、杂环化合物、N=N、C=N、C—Si、—OH、—SH、—NH2、—CHO等。将复杂的有机物转化成为简单有机物，使污染物的极性、生物降解性和毒性等发生改变，多余的O3可自行分解为O2。用臭氧氧化法处理焦化废水可以同时脱除废水中的酚、氰化物及其他有机物。其反应机理为：废水中的酚与臭氧反应，首先被氧化成邻苯二酚，接着邻苯二酚继续氧化成邻醌。如果在处理过程中有足够的臭氧，则氧化反应将继续进行下去。但反应中只有少量的酚能完全氧化为CO2和水。 废水中的CN-与臭氧反应，首先被臭氧氧化为CNO-，然后CNO-继续被臭氧氧化为N2。吴玲等采用臭氧氧化法处理焦化废水，结果表明：对于COD<1000mg/L、酚≤500mg/L的焦化废水，经臭氧氧化法处理后COD的去除率可达80%，酚的含量降低80%以上，硫氰化物和氰化物的去除率近100%，氨氮可降低35%。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
美国的炼焦厂应用臭氧氧化法处理焦化废水，废水中的酚质量浓度可以由0.16~0.39mg/L降到0.003mg/L;在铜催化条件下，氰化物质量浓度可以由20mg/L降至0.1mg/L以下。臭氧具有可就地生产使用、原料易得、使用方便、不产生二次污染的优点，但是在低剂量和短时间内臭氧不可能完全矿化污染物，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的进一步氧化。另外，单纯臭氧氧化处理焦化废水的效率低，处理成本高，而采用臭氧与其他处理方法联合的形式具有较好的应用前景。具体形式包括：(1)O3+生化(活性污泥、生物活性炭法);(2)O3+絮凝+膜处理;(3)O3+膜处理;(4)O3+气浮(吹脱);(5)O3+活性炭吸附;(6)O3+絮凝+O3。