Sachverhalt:
A. X._ wurde am 10. August 2009 in Untersuchungshaft gesetzt. Mit Schreiben vom 13. September 2010 erhob die Staatsanwaltschaft I des Kantons Zürich gegen ihn Anklage wegen mehrfacher sexueller Nötigung (<ref-law>), mehrfacher sexueller Handlungen mit Kindern (<ref-law>), mehrfacher Pornographie (Art. 197 Ziff. 1 und 3 StGB), mehrfachen Verabreichens gesundheitsgefährdender Stoffe an Kinder (<ref-law>) und mehrfachen Verstosses gegen das Betäubungsmittelgesetz (Art. 19 Ziff. 1 Abs. 4 und Art. 19a Ziff. 1 BetmG; SR 812.121). Mit Verfügung vom 25. September 2010 versetzte der Haftrichter des Bezirksgerichts Zürich X._ in Sicherheitshaft. Die Fortdauer der Haft wurde mit dringendem Tatverdacht und Wiederholungsgefahr im Sinne von § 58 Abs. 1 Ziff. 4 der Strafprozessordnung des Kantons Zürich vom 4. Mai 1919 (StPO/ZH; LS 321) begründet.
B. Mit Beschwerde in Strafsachen an das Bundesgericht vom 22. Oktober 2010 beantragt X._, die Verfügung des Haftrichters sei aufzuheben und er selbst sei unverzüglich und unter Anordnung einer ambulanten Massnahme aus der Haft zu entlassen.
Der Haftrichter und die Staatsanwaltschaft haben auf eine Vernehmlassung verzichtet.

Erwägungen:
1. Gemäss <ref-law> beurteilt das Bundesgericht Beschwerden gegen Entscheide in Strafsachen. Ein kantonales Rechtsmittel gegen den angefochtenen Entscheid steht nicht zur Verfügung. Die Beschwerde ist nach Art. 80 i.V.m. <ref-law> zulässig. Der Beschwerdeführer nahm vor der Vorinstanz am Verfahren teil und hat ein rechtlich geschütztes Interesse an der Aufhebung des angefochtenen Entscheids. Er ist nach <ref-law> zur Beschwerde berechtigt. Das Bundesgericht kann nach <ref-law> bei Gutheissung der Beschwerde in der Sache selbst entscheiden. Deshalb ist der Antrag auf Haftentlassung zulässig. Da auch die übrigen Sachurteilsvoraussetzungen erfüllt sind, ist auf die Beschwerde einzutreten.
2. 2.1 Die Sicherheitshaft schränkt die persönliche Freiheit des Beschwerdeführers ein (Art. 10 Abs. 2 i.V.m. <ref-law>, Art. 5 EMRK). Eine Einschränkung dieses Grundrechts ist zulässig, wenn sie auf einer gesetzlichen Grundlage beruht, im öffentlichen Interesse liegt und verhältnismässig ist; zudem darf sie den Kerngehalt des Grundrechts nicht beeinträchtigen (<ref-law>). Im vorliegenden Fall steht ein Freiheitsentzug und damit eine schwerwiegende Einschränkung der persönlichen Freiheit in Frage. Es bedarf deshalb sowohl nach <ref-law> als auch nach <ref-law> einer Grundlage im Gesetz selbst.
Bei Beschwerden, die gestützt auf das Recht der persönlichen Freiheit wegen der Anordnung von Untersuchungs- oder Sicherheitshaft erhoben werden, prüft das Bundesgericht im Hinblick auf die Schwere des Eingriffs die Auslegung und Anwendung des kantonalen Prozessrechts frei. Soweit jedoch reine Sachverhaltsfragen und damit Fragen der Beweiswürdigung zu beurteilen sind, greift das Bundesgericht nur ein, wenn die tatsächlichen Feststellungen der Vorinstanz offensichtlich unrichtig sind oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruhen (Art. 97 Abs. 1 i.V.m. <ref-law>; <ref-ruling> E. 2.5 S. 73 f. mit Hinweis).
Für die Anordnung bzw. Fortsetzung von Sicherheitshaft ist nach zürcherischem Strafprozessrecht erforderlich, dass der Angeschuldigte eines Verbrechens oder Vergehens dringend verdächtigt wird und ausserdem ein besonderer Haftgrund vorliegt (§ 67 Abs. 2 Satz 1 i.V.m. <ref-law>/ZH). Die Untersuchungshaft ist durch mildere Massnahmen zu ersetzen, sofern sich der Haftzweck auch auf diese Weise erreichen lässt (§ 58 Abs. 4 i.V.m. § 72 f. StPO/ZH).
Für die Anordnung bzw. Fortsetzung von Sicherheitshaft ist nach zürcherischem Strafprozessrecht erforderlich, dass der Angeschuldigte eines Verbrechens oder Vergehens dringend verdächtigt wird und ausserdem ein besonderer Haftgrund vorliegt (§ 67 Abs. 2 Satz 1 i.V.m. <ref-law>/ZH). Die Untersuchungshaft ist durch mildere Massnahmen zu ersetzen, sofern sich der Haftzweck auch auf diese Weise erreichen lässt (§ 58 Abs. 4 i.V.m. § 72 f. StPO/ZH).
2.2 2.2.1 Der Beschwerdeführer bestreitet den dringenden Tatverdacht der sexuellen Handlungen mit Kindern nicht. Er macht jedoch geltend, dass lediglich Fahrlässigkeit im Sinne von <ref-law> vorliege. Diesbezüglich bringt er vor, A._ habe an ihrer Einvernahme vom 9. April 2010 erklärt, ihr Bruder habe gegenüber dem Beschwerdeführer gesagt, B._ sei 17 Jahre alt. Der Beschwerdeführer bestreitet zudem den dringenden Verdacht der sexuellen Nötigung gemäss <ref-law>.
2.2.2 Im Gegensatz zum erkennenden Sachrichter hat das Bundesgericht bei der Überprüfung des allgemeinen Haftgrunds des dringenden Tatverdachts keine erschöpfende Abwägung sämtlicher belastender und entlastender Beweisergebnisse vorzunehmen. Macht ein Inhaftierter geltend, er befinde sich ohne ausreichenden Tatverdacht in strafprozessualer Haft, ist vielmehr zu prüfen, ob aufgrund der bisherigen Untersuchungsergebnisse genügend konkrete Anhaltspunkte für eine Straftat und eine Beteiligung des Beschwerdeführers an dieser Tat vorliegen, die Justizbehörden somit das Bestehen eines dringenden Tatverdachts mit vertretbaren Gründen bejahen durften. Im Haftprüfungsverfahren genügt dabei der Nachweis von konkreten Verdachtsmomenten, wonach das inkriminierte Verhalten mit erheblicher Wahrscheinlichkeit die fraglichen Tatbestandsmerkmale erfüllen könnte (vgl. <ref-ruling> E. 3c S. 146). Das Beschleunigungsgebot in Haftsachen lässt dabei nur wenig Raum für ausgedehnte Beweismassnahmen. Zur Frage des dringenden Tatverdachts hat der Haftrichter weder ein eigentliches Beweisverfahren durchzuführen, noch dem erkennenden Strafrichter vorzugreifen. Vorbehalten bleibt allenfalls die Abnahme eines liquiden Alibibeweises (vgl. <ref-ruling> E. 3 S. 210 mit Hinweisen).
2.2.3 Der angefochtene Entscheid enthält zur Frage des dringenden Tatverdachts keine eigenen Ausführungen. Er verweist auf zwei frühere haftrichterliche Verfügungen, in welchen wiederum auf früher ergangene Entscheide verwiesen wird, so insbesondere auf die Verfügung des Haftrichters des Bezirksgerichts Dielsdorf vom 9. März 2010. Ein derartiges Vorgehen bei der Entscheidbegründung kann es dem Beschwerdeführer im Einzelfall erschweren, sich mit dem angefochtenen Entscheid in substanziierter Weise auseinanderzusetzen (<ref-law>), insbesondere wenn die einzelnen Verfügungen voneinander abweichende Begründungen enthalten. Dies kann im Ergebnis den Anspruch auf rechtliches Gehör in Frage stellen (<ref-law>). Im vorliegenden Fall hat der Beschwerdeführer jedoch keine Verletzung dieser Verfassungsgarantie geltend gemacht und es ist davon auszugehen, dass er insgesamt hinreichend in der Lage war, die Verfügung vom 25. September 2010 des Haftrichters des Bezirksgerichts Zürich anzufechten.
Der erwähnten Verfügung des Haftrichters des Bezirksgerichts Dielsdorf vom 9. März 2010 sind Ausführungen zum Alter des Geschädigten B._ zu entnehmen. Der Beschwerdeführer sei nach seinen eigenen Angaben unsicher über das genaue Alter des Geschädigten gewesen, weshalb er ihn mehrfach nach seinem Alter gefragt habe, ohne aber einen verlässlichen Beleg erhalten zu haben. Der Einwand des Beschwerdeführers, der Geschädigte habe ihm einen gefälschten Schüler- oder Bibliotheksausweis gezeigt, habe sich bisher nicht bestätigt. Anlässlich der Zweitbefragung des Geschädigten habe sich zudem ergeben, dass dessen Mutter und dessen Stiefvater den Angeschuldigten persönlich auf das Alter des Geschädigten hingewiesen haben. In ihrer polizeilichen Einvernahme vom 5. August 2009 habe die Mutter des Geschädigten in diesem Sinne ausgeführt, dem Beschwerdeführer am 22. Juli 2009 persönlich vorgeworfen zu haben, was ihm denn einfalle, einem 15-jährigen Knaben Drogen zu verabreichen. Diese Aussage sei von zwei weiteren Personen bestätigt worden. Immerhin sei aber auch zu berücksichtigen, dass der Geschädigte dem Beschwerdeführer eine SMS-Nachricht mit folgenden Worten geschrieben habe: "Ehj, du bish 40 ich bi 16! 24 jahr undershiet!" Dennoch bleibe es beim Tatverdacht bezüglich <ref-law>, denn der Angeschuldigte sei bereits einschlägig vorbestraft und hätte deshalb besonders sensibilisiert sein müssen.
Die Vorinstanz hat kein Bundesrecht verletzt, wenn sie angesichts der einschlägigen Verurteilung des Beschwerdeführers und der Aussage der Mutter des Geschädigten B._ vom dringenden Verdacht ausgegangen ist, der Beschwerdeführer habe zumindest in Kauf genommen, dass der Geschädigte im Tatzeitpunkt noch nicht 16 Jahre alt war. Daran ändert auch der vom Beschwerdeführer angeführte Hinweis nichts, der Geschädigte habe ihn des Gegenteils versichert. Mithin durfte der dringende Tatverdacht der sexuellen Handlungen mit Kindern im Sinne von <ref-law> bejaht werden und es kann offen bleiben, wie es sich mit den weiteren dem Beschwerdeführer vorgeworfenen Straftatbeständen verhält.
Die Vorinstanz hat kein Bundesrecht verletzt, wenn sie angesichts der einschlägigen Verurteilung des Beschwerdeführers und der Aussage der Mutter des Geschädigten B._ vom dringenden Verdacht ausgegangen ist, der Beschwerdeführer habe zumindest in Kauf genommen, dass der Geschädigte im Tatzeitpunkt noch nicht 16 Jahre alt war. Daran ändert auch der vom Beschwerdeführer angeführte Hinweis nichts, der Geschädigte habe ihn des Gegenteils versichert. Mithin durfte der dringende Tatverdacht der sexuellen Handlungen mit Kindern im Sinne von <ref-law> bejaht werden und es kann offen bleiben, wie es sich mit den weiteren dem Beschwerdeführer vorgeworfenen Straftatbeständen verhält.
2.3 2.3.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, der Haftrichter sei zu Unrecht von qualifizierter Wiederholungsgefahr im Sinne von <ref-law>/ZH ausgegangen. Im psychiatrischen Gutachten vom 17. Juni 2010 würden die Aussagen der Beteiligten zitiert, ohne dass jedoch deren gesamter Inhalt einer Prüfung unterzogen würde. Dies ergebe ein völlig falsches Bild von der tatsächlichen Situation. So habe C._ klar gelogen. Der Gutachter erwähne zudem sehr prominent den Polizeirapport. Es liege deshalb auf der Hand, dass er die erstellten Aussagen des Geschädigten betreffend seine Altersangaben und die spezielle Beziehung zwischen Täter und Opfer nicht mitberücksichtigt habe. Das Opfer habe dem Beschwerdeführer nämlich ständig Avancen gemacht. Die Gegenseitigkeit der Beziehung habe sich erst mit der Zeit ergeben. Aufgrund der langen Vorgeschichte der Tat sei erstellt, dass der Beschwerdeführer eine hohe Frustrationstoleranz besitze. Auch habe er die Fähigkeit, sein Verhalten kognitiv zu steuern, über längere Zeit bewiesen. Insbesondere habe er zugewartet, bis das Opfer - vermeintlich - 16 Jahre alt geworden sei. Schliesslich würden die im Gutachten verwendeten Prognoseinstrumente gar nicht zur Annahme einer sehr ungünstigen Prognose führen. Dass die Rückfälligkeit wahrscheinlicher sei als die Rückfallfreiheit, reiche nicht aus.
2.3.2 Der besondere Haftgrund der Wiederholungsgefahr wird im Kanton Zürich von § 58 Abs. 1 Ziff. 3 und 4 StPO/ZH erfasst. Ziff. 3 dieser Bestimmung ist anwendbar, wenn der Angeschuldigte eines Verbrechens oder Vergehens dringend verdächtig ist und ausserdem aufgrund bestimmter Anhaltspunkte ernsthaft befürchtet werden muss, der Angeschuldigte werde, "nachdem er bereits zahlreiche Verbrechen oder erhebliche Vergehen verübt hat, erneut solche Straftaten begehen". Der besondere Haftgrund von Ziff. 4 liegt vor, wenn aufgrund bestimmter Anhaltspunkte ernsthaft befürchtet werden muss, der Angeschuldigte werde eines der in dieser Vorschrift genannten Delikte, insbesondere ein Verbrechen gegen Leib und Leben (<ref-law>) begehen, sofern das Verfahren ein gleichartiges Verbrechen oder Vergehen betrifft (Haftgrund der qualifizierten Wiederholungsgefahr ohne Vortaterfordernis; vgl. NIKLAUS SCHMID, Strafprozessrecht, 4. Aufl. 2004, S. 248 f. Rz. 701c).
Nach der Praxis des Bundesgerichts kann die Anordnung von Haft wegen Fortsetzungsgefahr dem strafprozessualen Ziel der Beschleunigung dienen, indem verhindert wird, dass sich das Verfahren durch immer neue Delikte kompliziert und in die Länge zieht. Auch die Wahrung des Interesses an der Verhütung weiterer Delikte ist nicht verfassungs- oder konventionswidrig. Vielmehr anerkennt Art. 5 Ziff. 1 lit. c EMRK ausdrücklich die Notwendigkeit, Angeschuldigte an der Begehung strafbarer Handlungen zu hindern, somit Spezialprävention, als Haftgrund (<ref-ruling> E. 2.2 S. 72 mit Hinweisen).
Bei der Annahme, dass der Angeschuldigte weitere Verbrechen oder erhebliche Vergehen begehen könnte, ist allerdings Zurückhaltung geboten. Die Aufrechterhaltung von strafprozessualer Haft wegen Fortsetzungsgefahr ist nur dann verhältnismässig, wenn einerseits die Rückfallprognose sehr ungünstig und anderseits die zu befürchtenden Delikte von schwerer Natur sind. Schliesslich gilt auch bei der Präventivhaft - wie bei den übrigen Haftarten -, dass sie nur als ultima ratio angeordnet oder aufrechterhalten werden darf. Wo sie durch mildere Massnahmen ersetzt werden kann, muss von der Anordnung oder Fortdauer der Haft abgesehen und an ihrer Stelle eine dieser Ersatzmassnahmen verfügt werden (<ref-ruling> E. 2.3 S. 73 mit Hinweisen).
2.3.3 Aus dem angefochtenen Entscheid ergibt sich, dass der Beschwerdeführer am 31. Januar 2006 vom Kantonsgericht Schwyz wegen mehrfacher sexueller Nötigung und mehrfachen sexuellen Handlungen mit einem Kind zu vier Jahren Freiheitsstrafe verurteilt wurde. Er sei am 27. Mai 2009 bedingt aus dem Strafvollzug entlassen worden und habe bereits kurz darauf wieder Kontakt zu Kindern aufgenommen. In der Verfügung des Haftrichters des Bezirksgerichts Dielsdorf vom 9. März 2010 wird zudem darauf hingewiesen, dass der Beschwerdeführer die Weisung hatte, umgehend dem Psychiatrisch-Psychologischen Dienst des Justizvollzugs des Kantons Zürich zu melden, wenn zufällige Kontakte mit Jugendlichen unter 18 Jahren stattfinden.
Das psychiatrische Gutachten vom 17. Juni 2010 spricht von einer deutlichen Rückfallgefahr für Sexualdelikte bei kaum gegebener Behandelbarkeit. In Bezug auf sexuelle Handlungen mit Kindern geht der Gutachter ebenfalls von einer deutlichen Rückfallgefahr aus. Die Massnahmefähigkeit und die Massnahmewilligkeit seien deutlich eingeschränkt. Die Massnahmebedürftigkeit sei klar gegeben, von einer ambulanten Massnahme in Freiheit werde jedoch abgeraten.
Der Richter ist gemäss der Rechtsprechung des Bundesgerichts an die Auffassung des Experten gebunden, soweit Fachfragen betroffen sind und soweit nicht triftige Gründe für eine abweichende Würdigung sprechen (<ref-ruling> E. 4.4.1 S. 269 mit Hinweisen). Solche triftigen Gründe hat der Beschwerdeführer indessen nicht aufgezeigt. So ist nicht ersichtlich, inwiefern das vom Beschwerdeführer vorgebrachte Argument, C._ habe klar gelogen, am Ergebnis des Gutachtens etwas ändern sollte. Auch das Abstellen auf einen Polizeirapport stellt keinen Mangel dar. Bei der Beurteilung der Beziehung zwischen Beschwerdeführer und Geschädigtem, welche Letzterer als "hochspezifisch" bezeichnet, handelt es sich schliesslich um eine ausgeprägte psychiatrische Fachfrage. Die vom Beschwerdeführer diesbezüglich vorgebrachte Behauptung, der Geschädigte habe ihm Avancen gemacht und nicht umgekehrt, vermag die gutachterlichen Erwägungen ebenfalls nicht in Frage zu stellen.
Dass der Gutachter lediglich von einer deutlichen und nicht von einer sehr hohen Rückfallgefahr spricht, ist entgegen der Ansicht des Beschwerdeführers kein Grund, die Voraussetzungen der Untersuchungshaft zu verneinen. Auch wenn der Richter unter dem Vorbehalt triftiger Gründe an die fachlichen Schlüsse des Gutachters gebunden ist, so ist es doch eine Rechtsfrage, ab welcher Wahrscheinlichkeit die Rückfallgefahr als rechtserheblich zu bezeichnen ist. Von einer in diesem Sinne sehr ungünstigen Rückfallgefahr auszugehen ist im vorliegenden Fall unter anderem auch deshalb nicht verfassungswidrig, weil eine Tat gegen die sexuelle Integrität von Kindern in Aussicht steht, mithin ein schweres Delikt zu befürchten ist (vgl. dazu <ref-ruling> E. 2e S. 271; Urteil 1P.532/2004 vom 20. Oktober 2004 E. 3.1).
2.4 Insgesamt sind die Voraussetzungen der Untersuchungshaft wegen qualifizierter Wiederholungsgefahr erfüllt. Die weiteren vom Beschwerdeführer vorgebrachten Umstände vermögen daran nichts zu ändern. Aufgrund der negativen Prognose besteht die ernsthafte Gefahr, der Beschwerdeführer könnte ein in <ref-law>/ZH genanntes Delikt begehen. Das laufende Strafverfahren bezieht sich auf gleichartige Verbrechen und Vergehen. Eine mildere Massnahme kommt zurzeit nicht in Betracht. Die Fortsetzung der Untersuchungshaft ist somit sowohl nach dem anwendbaren kantonalen Strafprozessrecht als auch im Lichte von Art. 10 Abs. 2 i.V.m. <ref-law> und Art. 5 EMRK zulässig.
3. Zusammenfassend ergibt sich, dass die Beschwerde abzuweisen ist. Der anwaltlich vertretene Beschwerdeführer stellt ein Gesuch um unentgeltliche Prozessführung. Da die gesetzlichen Voraussetzungen erfüllt sind, kann dem Gesuch entsprochen werden (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird gutgeheissen.
2.1 Es werden keine Kosten erhoben.
2.2 Rechtsanwalt Roger Vago wird zum unentgeltlichen Rechtsbeistand ernannt und für das bundesgerichtliche Verfahren aus der Bundesgerichtskasse mit Fr. 1'500.-- entschädigt.
3. Dieses Urteil wird dem Beschwerdeführer, der Staatsanwaltschaft I des Kantons Zürich und dem Bezirksgericht Zürich, Haftrichter, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 9. November 2010
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Féraud Dold