本实用新型属于废水处理领域，公开了一种增效混合臭氧催化氧化污水处理系统。该系统包括臭氧反应子系统、溶气循环混合子系统、反洗子系统和溶氧消解子系统。臭氧反应子系统包括臭氧反应池；臭氧反应池的顶部设有盖板，内部为环形设置，由内而外设置有依次连通的溶气反应区、催化反应区、回流区、出水区；所述溶气循环混合子系统包括依次连接的臭氧发生器、强制溶气泵、溶气混合器，以及再利用风机；反洗子系统包括反洗水泵和环形反洗排水槽；溶氧消解子系统包括药剂储罐和加药泵，任选地包括管道混合器。本实用新型延长了污水与催化剂的接触时间，提高了臭氧与污水中有机物的传质效率，避免了二次污染的产生，降低了出水溶解氧含量。