在各类污染当中，水的污染尤其严重，与居民的关系也最直接，所以，如何采用安全高效的污水处理方式也成为环境保护行业的一个重要课题。
二氧化氯是国际上公认的新一代广谱强力杀菌消毒剂，为世界各国所广泛应用，世界卫生组织（WHO）将其定为AI级安全消毒剂。与其他现有消毒剂相比，杀菌消毒并非用氯的特性而是通过自身的强氧化性，所以被归入氧化消毒剂的类别而非氯化消毒剂。二氧化氯具有安全、广谱、快速的消毒效果，其杀菌消毒能力是现有氯化消毒剂的3-5倍。在水中能氧化降解多种有机污染物而不产生致癌有毒的卤代有机物。可快速杀灭各种传染性病菌和病毒。能有效去除水中的色素、臭味、异味等有害物质。消毒杀菌效果不受污水中PH值和氨氮的影响。在使用过程中安全、无毒，对环境和水体不产生二次污染，对污水中COD、BOD的去除率较高，消毒成本低，在以后越来越严格的污水排放标准控制下，可以大幅度延长设备投资的使用寿命，是目前污水处理中综合效果最理想的消毒剂。
二氧化氯遇光或受热易分解成氧和氯，在水中的溶解度约为氯气的5倍，与氯气不同。二氧化氯在水中不能水解到任何显著数量而是作为溶解的气体保留在溶液中。
二氧化氯其有效氯为氯的2.6倍，腐蚀性较强，能与大多数金属发生剧烈反应。ClO2与有机物的反应为典型的氧化反应，不造成C—C健的断裂而形成无机反应产物，大部份的产物还是有机物，一般破坏的部位是可氧化的氢原子或易氧化的官能团，二氧化氯与有机物的反应不会形成卤代物，这正是目前人们用以取代氯化消毒剂的原因之一。