二氧化氯经常用在污水处理上面，特别对有机物污染严重的水，更能体现其优越性。不仅用于消毒作用，还可用来破坏产生异味的化合物，控制水中藻类生长，消除混浊，提高絮凝作用以及去除色度等等，因而二氧化氯是一种很有前途的水消毒剂。

二氧化氯的应用
1、水的消毒剂氧化氯的杀菌活性在很宽的pH范围。当pH为6.5时,只需要0.25mg/L的二氧化氯和氯对大肠杆菌一分钟的灭杀率相似。pH为8.5时，达到二氧化氯的灭杀效率而氯气则需要5倍的时间，对于高pH值水，二氧化氯无疑是合适的消毒剂。
2、对THMs的控制THMs(三卤甲烷)被认为是致癌物质，它是在用氯气进行饮用水消毒时，水中溶解的有机物的氯化形成的有机衍生物。
3、氧化饮用水中的铁离子和锰离子在pH大于7.0条件下，二氧化氯能迅速氧化水中的铁离子和锰离子，形成不溶解的化合物去除掉。
5。氧化氯对藻类的控制主要是因为它对苯环有一定的亲和性，能使苯环发生变化。叶绿素中的吡咯环与苯环类似，二氧化氯也同样能作用于吡咯环，这样，植物新陈代谢终止，使得蛋白质的合成中断，这个过程不可逆，最终导致藻类死亡。
6。二氧化氯在其他领域的应用氧化氯的化学性质非常活泼，一般在酸性条件下具有很强的氧化性。可氧化水中多种无机物和有机物。
故二氧化氯是一种很有前途的水消毒剂。