本实用新型公开一种移动床生物膜反应系统，属于污水处理技术领域。本实用新型的反应系统包括：外壳；内壳，其设置在内壳内，内壳内设有悬浮填料；进水管，其穿过外壳与内壳连通；出水管，其与外壳连通；纯氧曝气装置，其与内壳连通；纯氧曝气装置，其与所述内壳连通；曝气管，其设置在所述内壳内，且与所述纯氧曝气装置连通，所述曝气管可旋转；多个曝气头，设置在所述曝气管上，且与所述曝气管连通；臭氧供应装置，其与所述纯氧曝气装置连通；臭氧回收装置，其所述臭氧供应装置连通。本实用新型解决了移动床生物膜反应系统由于曝气管布置方式，使得污水处理效率较低的问题。