本实用新型公开了一种复合氧化反应器，包括罐体，罐体的内部至少设置两层支撑层，支撑层上设置有催化剂填料层，罐体的轴线位置设置有中空的搅拌轴，搅拌轴的一端设置有搅拌桨叶，搅拌桨叶设置在支撑层与罐体底部的位置，搅拌桨叶上均匀的设置有与中空的搅拌轴的中心孔连通的出气孔，搅拌轴的另一端穿过罐体上端与电动机传动连接；经臭氧发生器产生的臭氧经过连接管，由中空的搅拌轴经搅拌桨叶的出气孔进入罐体并形成微小气泡上升，与由罐体底部进入的废水接触进行处理，搅拌桨叶在罐体内旋转，搅拌轴外面附着一层微孔膜片，通过微孔膜片的作用，可以使得臭氧利用率更高，然后进一步与催化剂填料层接触处理，同时上升的臭氧气泡也不断与废水接触处理。