催化氧化技术指在常温常压下，利用催化剂将臭氧分解成氧化能力更强的羟基自由基（OH.），进而氧化分解水中的有机污染物的过程。其中，催化剂主要由活性组分、载体组成，活性组分主要为过渡金属氧化物、化合物及单质，比如MnO2、TiO2、NiO、Fe2O3、Cu等；载体包括活性炭、氧化铝、黏土等

      羟基自由基由于具有强氧化性，因此适用于多种高浓度难降解有机废水的处理，该技术可以应用于预处理单元提高有机废水的可生化性、深度处理单元二次提高生化性、三级处理或直接处理达到排放要求。可适用领域有印染废水、膜浓废水、农药废水、焦化废水、市政污水、生活废水、垃圾渗滤液、煤化工废水、制药化工废水、染料工业废水。

      基于臭氧的强氧化性，且在水中可短时间内自行分解，副产物没有二次污染，是理想的绿色氧化药剂。随着近几十年臭氧制取技术的不断进步趋于成熟，臭氧氧化方法已逐渐发展成为一种应用广泛的高级氧化技术。而在水处理领域中，该技术已在许多方面得到了应用，其中包括杀菌消毒、除臭、除味、脱色，去除铁、锰，氧化分解有机物和絮凝作用等。

      由于臭氧化学性质不稳定，在常规条件下易分解，难以长时间保存于运输，因此臭氧常采用现场通过空气或氧气放电制取的方式获得。由于这一过程需要消耗大量电能，因此提高臭氧发生效率和制得臭氧的使用率是现今臭氧氧化在水处理领域的重要课题。