该技术是在臭氧氧化过程中利用溶液碱性(pH>5)、金属离子、固态金属、金属氧化物或负载在载体上金属或金属氧化物以及矿物质等促进臭氧分子的分解，以产生更多强氧化性的自由基，提高臭氧氧化有机物的性能。虽然碱性环境利于臭氧产生羟基自由基，但是pH对臭氧化性能的影响复杂，高碱性环境有可能存在碳酸根或重碳酸根捕获羟基自由基，从而抑制或中断链式氧化反应。在同等条件下，羟基自由基的非选择性可能会降低体系对某些特征污染物的去除效率，碱性条件下臭氧化含酚废水COD的去除率更高，但酸性条件对其降解酚类化合物没有显著影响。另一方面，许多组合工艺可以增强臭氧氧化能力，刘金泉等采用H2O2/O3和UV/O3深度处理焦化废水，相对于单独臭氧氧化，两种组合工艺对COD去除率均有一定程度的提高，但是，H2O2/O3系统的处理效果取决于H2O2的投加量，弱化了臭氧的氧化作用，紫外线传播易受水中色度的干扰，缺少实用性。催化臭氧氧化技术通过催化剂的使用克服了传统臭氧的缺陷，具有极强的氧化能力，可以完全地矿化有机物，且不会产生二次污染等问题，成为了研究的热点领域，也更适用于废水处理的工程化应用。针对催化剂在水中存在形式，将其分为均相催化和非均相催化臭氧氧化技术。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
常用到的均相催化剂一般为过渡金属离子Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Cd2+、Cu2+、Ag+、Cr3+等。该技术的可能机理是过渡金属离子促进臭氧分解产生羟基自由基或者与有机物分子形成更易参与反应的络合物从而被臭氧分子直接氧化。然而，催化剂易流失和引入金属离子污染等问题限制其在水处理工程中的应用。同时，非均相催化臭氧化技术是通过固体催化剂来提高臭氧氧化水中污染物的性能，催化剂易于分离，不会产生二次污染，更为适用于煤制气废水的深度处理。韩洪军等通过负载过渡金属铜和锰的活性炭作为催化剂提高臭氧降解煤化工废水污染物性能，结果表明处理后出水COD和氨氮达到城镇污水处理厂污染物排放一级B标准，废水可生化性明显提高。然而，催化剂的活性易受水质和反应条件等因素的影响，甚至同一种催化剂在处理不同类型废水时也会具有不同的处理能力。因此，实际工程中关于非均相臭氧催化技术应用的报道较少，研发低成本和高效性能的催化剂是该技术能够工程化应用的关键。
常用到的均相催化剂一般为过渡金属离子Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Cd2+、Cu2+、Ag+、Cr3+等。该技术的可能机理是过渡金属离子促进臭氧分解产生羟基自由基或者与有机物分子形成更易参与反应的络合物从而被臭氧分子直接氧化。然而，催化剂易流失和引入金属离子污染等问题限制其在水处理工程中的应用。同时，非均相催化臭氧化技术是通过固体催化剂来提高臭氧氧化水中污染物的性能，催化剂易于分离，不会产生二次污染，更为适用于煤制气废水的深度处理。韩洪军等通过负载过渡金属铜和锰的活性炭作为催化剂提高臭氧降解煤化工废水污染物性能，结果表明处理后出水COD和氨氮达到城镇污水处理厂污染物排放一级B标准，废水可生化性明显提高。然而，催化剂的活性易受水质和反应条件等因素的影响，甚至同一种催化剂在处理不同类型废水时也会具有不同的处理能力。因此，实际工程中关于非均相臭氧催化技术应用的报道较少，研发低成本和高效性能的催化剂是该技术能够工程化应用的关键。
