近年来，以臭氧为基础开发出多种氧化工艺，通过促进HO·的产生，更有效地分解水中难降解有机物。在焦化废水深度处理中，对于单独臭氧氧化、臭氧氧化和臭氧与其他技术的联用都有研究。
(1)单独臭氧氧化。郑俊等采用臭氧处理焦化废水生化出水，GC-MS分析表明，原水中主要含有芳香烃、长链烷烃、杂环化合物、邻苯二甲酸酯类有机物，经臭氧氧化后大部分有机物被*去除，一部分被分解生成一些中间产物和衍生物如酰氯、酮类、醇类等，废水可生化性大大提高。焦化废水的臭氧氧化深度处理技术已应用于实际工程。莱钢焦化厂对焦化废水处理系统采用MBR和臭氧工艺进行改造，改造后，废水COD由250mg/L降为150mg/L以下，悬浮物由150mg/L降为20mg/L以下。
(2)臭氧氧化。焦化废水深度处理研究中涉及的臭氧氧化技术包括O3/H2O2技术和催化臭氧氧化技术。采用O3/H2O2技术对韶钢集团焦化厂焦化废水生化出水进行深度处理。结果表明，在优条件下，当废水COD约为85mg/L时，处理30min后，COD和UV254去除率分别为78.1%和83.7%，比单独臭氧氧化分别提高了14.3%和4.1%。
催化臭氧氧化包括均相和非均相2种情况。由于使用金属离子进行均相催化氧化会造成二次污染，更多的研究集中在非均相催化上。采用YT-1000型活性炭纤维催化臭氧氧化焦化废水生化出水中的难降解有机污染物，研究证明，吸附与催化作用协同能有效去除焦化废水中难生化的有机污染物。催化臭氧氧化技术还可以去除焦化废水。以自制的MnO2/Al2O3为催化剂，对焦化废水生化出水进行了催化臭氧氧化研究，发现O3投加量、催化剂用量和溶液初始pH对总氰的去除率影响极为显著，并采用响应曲面法优化了总氰去除工艺条件。催化臭氧氧化技术已应用于实际工程。
(3)臭氧和其他技术联用。将臭氧与其他深度处理技术联用可节省投资和运行费用。焦化废水深度处理研究的联用技术包括混凝-臭氧、臭氧-BAF和臭氧-生物炭联用。前两者已在混凝和BAF章节进行阐述。臭氧-生物炭技术集活性炭吸附和生物降解于一体，臭氧可将废水中难生物降解的有机物去除，提高废水可生化性，然后生物炭进一步吸附和降解水中残余的有机物。张文启等的研究表明，经臭氧处理后焦化废水中的一些大分子有机物被分解，产生了一些醛类、甲苯等小分子芳香类化合物，浓度也大幅降低，废水可生化性提高，再经生物炭处理，出水满足排放要求。
