臭氧氧化和生物降解
生物难降解但容易臭氧氧化的物质（例如芳香烃）经部分臭氧氧化后，产生的副产物比原来化合物更容易生物降解，例如难臭氧氧化的低分子酸。
DOC和生物难降解物质随臭氧单位投加量变化的典型曲线表明，生物可降解组分的含量随臭氧单位投加量增加而不断增加，直到达到一个最大值。如果进一步氧化，生物可降解组分含量将降低。这是一个最优化的问题：必须使这些化合物能够生物降解，但在化学氧化阶段必须把矿化度降到最低。
饮用水应用
在生物处理前进行臭氧氧化的方法来源于饮用水处理的研究，在后者中臭氧氧化用来去除微量有机物。因为在每一种情况下，单独使用臭氧并不能达到浓度很低的污染物排放标准，所以活性炭生物膜单元常常安装在臭氧氧化之后。这样活性炭运行周期非常长，可以节省大量的成本。在实际应用中，对去除单元进行详细检测结果证明，生物降解有利于延长运行周期。
在废水处理中的应用
化学/生物组合过程已成功地应用于饮用水处理中，大约在80年代中期开始应用于废水处理。随着对公共污水处理厂的排放废水中的难降解有机物了解的增加，已经确定了一系列优先控制的污染物。用常规的活性污泥进行处理，它们大部分是难降解或几乎不降解的。随着废水处理要求的增加，现有的技术必须以新的组合方式使用。鉴于上述情况，在好氧条件下，臭氧氧化与随后的生物降解工艺组合是可行的处理方法。
目前这种组合体系在工业上的应用还只有几个实例，例如垃圾渗透液、纺织废水、纸浆漂白及化学工业的废水。Scott 和 Oills 深入报道了化学氧化法和随后氧化产物的生物处理过程研究状况，并指出已报道的大部分应用案例都是实验室规模的间歇处理过程。他们对大量的有机化合物进行了研究。Gilbert 对28种取代芳烃的综合研究表明芳烃的转化率为100%，即COD去除率为55%～70%，DOC去除率30%~40%,氧化过程也使生物降解性更好。生物降解性可用化学处理后的BOD5 /COD的比值来确定。
在近五年中，在研究两步连续处理工艺（臭氧-生物）同时，对于连续式集合处理工艺（臭氧-生物+臭氧-生物+…）的研究也在不断发展，在集合处理过程中废水在两步连续处理过程中循环。可以用多级连续处理过程构成与集合处理过程相似的过程，这样可以使化学处理和生物处理重复2-3次，每次都使用前一级处理过的液体。
几项集合处理过程的研究证明，其效果优于连续处理过程，单位DOC的去除率所需的臭氧量也更低。Stockinger用两种方法处理氯代苯和硝基苯，发现如果使用集合处理过程，DOC的总去除率从50%左右增加到75%～95%，臭氧投加量为3.5～6.0gO3 g-1DOCo。在处理垃圾渗滤液时，可以得到类似的结果，臭氧投加量为1.6～3.0 gO3 g-1DOCo，COD去除率达到75%，而臭氧消耗量降低20%。一般循环次数在1-2和3-4之间。更高的循环次数不会产生更好的效果。
在某些情况下，延长系统的运行时间，可以使生物体适应污水中难处理的化合物，或者起初认为是难降解的化合物。这样可以去除大部分，或全部去除这类化合物，例如3-甲基嘧啶，而且所需的臭氧量也会降低。但是这种方法取决于要氧化的底物，例如对5-乙基-3-甲基嘧啶、4-硝基苯胺和2，4-二硝基甲苯，微生物就无法适应。
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