一种多级高效臭氧气浮一体化装置，通过合理设置溶气气浮区和臭氧氧化区，使溶气气浮和臭氧氧化在柱体中垂直结合，实现了多级氧化，溶气气浮中完成不溶性絮体微粒与水的固液分离，随后在臭氧氧化中完成除色、除臭、除有机物与消毒，本发明对处理水进行气浮处理与多级氧化，克服了臭氧利用率低的缺点，实现了能耗的最小化大幅提高臭氧利用率，有效保证了污水深度处理的效果。