在环保行业中，氧气主要应用在污水处理过程。通常采用曝气的方式将空气中的氧（或纯氧、富氧）通入污水中，提供微生物呼吸生存所必须的氧气，微生物将耗掉污水中的污染物，从而达到净化污水的目的。常见的污水好氧生物处理法有活性污泥法、生物膜法等。

纯氧曝气工艺与空气曝气活性污泥法相比较而言，机理相同，都是通过好氧微生物对污水中的有机物进行生化反应使污水得以净化。所不同的是前者是向污水中充纯氧，后者是向污水中充空气。氧气法的一大特点就是处理效率高，所需曝气时间短，好氧微生物浓度和活性提高，改善了传统活性污泥法的不足。

随着技术发展，还有膜纯氧曝气工艺，超临界水氧化法处理有机污染物等等。针对我国的环保现状，还存在着污水处理力度不够、污水处理能力不强等问题。所以广泛应用富氧曝气技术，可提高污水处理量，改善污水处理效果，提高水循环利用率，保护环境和公众健康。