近年來，以臭氧為基礎開發出多種氧化工藝，通過促進HO·的產生，更有效地分解水中難降解有機物。在焦化廢水深度處理中，對于單獨臭氧氧化、臭氧氧化和臭氧與其他技術的聯用都有研究。
(1)單獨臭氧氧化。鄭俊等采用臭氧處理焦化廢水生化出水，GC-MS分析表明，原水中主要含有芳香烴、長鏈烷烴、雜環化合物、鄰苯二甲酸酯類有機物，經臭氧氧化后大部分有機物被*去除，一部分被分解生成一些中間產物和衍生物如酰氯、酮類、醇類等，廢水可生化性大大提高。焦化廢水的臭氧氧化深度處理技術已應用于實際工程。萊鋼焦化廠對焦化廢水處理系統采用MBR和臭氧工藝進行改造，改造后，廢水COD由250mg/L降為150mg/L以下，懸浮物由150mg/L降為20mg/L以下。
(2)臭氧氧化。焦化廢水深度處理研究中涉及的臭氧氧化技術包括O3/H2O2技術和催化臭氧氧化技術。采用O3/H2O2技術對韶鋼集團焦化廠焦化廢水生化出水進行深度處理。結果表明，在優條件下，當廢水COD約為85mg/L時，處理30min后，COD和UV254去除率分別為78.1%和83.7%，比單獨臭氧氧化分別提高了14.3%和4.1%。
催化臭氧氧化包括均相和非均相2種情況。由于使用金屬離子進行均相催化氧化會造成二次污染，更多的研究集中在非均相催化上。采用YT-1000型活性炭纖維催化臭氧氧化焦化廢水生化出水中的難降解有機污染物，研究證明，吸附與催化作用協同能有效去除焦化廢水中難生化的有機污染物。催化臭氧氧化技術還可以去除焦化廢水。以自制的MnO2/Al2O3為催化劑，對焦化廢水生化出水進行了催化臭氧氧化研究，發現O3投加量、催化劑用量和溶液初始pH對總氰的去除率影響極為顯著，并采用響應曲面法優化了總氰去除工藝條件。催化臭氧氧化技術已應用于實際工程。
(3)臭氧和其他技術聯用。將臭氧與其他深度處理技術聯用可節省投資和運行費用。焦化廢水深度處理研究的聯用技術包括混凝-臭氧、臭氧-BAF和臭氧-生物炭聯用。前兩者已在混凝和BAF章節進行闡述。臭氧-生物炭技術集活性炭吸附和生物降解于一體，臭氧可將廢水中難生物降解的有機物去除，提高廢水可生化性，然后生物炭進一步吸附和降解水中殘余的有機物。張文啟等的研究表明，經臭氧處理后焦化廢水中的一些大分子有機物被分解，產生了一些醛類、甲苯等小分子芳香類化合物，濃度也大幅降低，廢水可生化性提高，再經生物炭處理，出水滿足排放要求。
