本发明公开了一种臭氧催化氧化反应器及其在粘胶纤维废水处理中应用，臭氧催化氧化反应器包括筒体，位于筒体内部的射流曝气组件、催化反应组件以及反洗组件，催化反应组件位于筒体内上部，催化反应组件包括若干可同步转动的催化剂放置盘，每个催化剂放置盘底面、顶面和侧面均设有若干用于透水的通孔，每个催化剂放置盘内部均充填有催化填料。所述应用为在含有甲基氧化吗啉的莱赛尔废水中的应用。本发明的臭氧催化氧化反应器将臭氧的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来，利用臭氧分子在催化剂表面产生的羟基自由基去除污水中难生物降解有机物等，有效的解决了有机物降解不完全的问题。