本实用新型设计的是一种恒温臭氧催化氧化反应装置，用于废水处理领域。其技术方案是：包括柱形反应器主体、与反应器连接的搅拌系统、废水进出水系统、臭氧进气系统和尾气排气及处理系统。所述反应器主体包括不锈钢材质容器和包裹在容器外侧的保温夹层，不锈钢容器的下方有废水的进水口和臭氧进气口，上方有废水的出水口、尾气排气口和采样口；不锈钢容器内部包括筛板、从顶部插入的搅拌装置和设置在底部的布气板；保温装置在不锈钢容器的外侧，上下各有一个接口，分别用于进出水，内部有一个感温探头和加热棒。该反应器主要用于臭氧催化氧化法处理压裂返排液，实现对返排液的深度处理。