本发明提供了一种三羟甲基丙烷生产废水处理装置及方法。该装置其包括顺次连通的厌氧反应器、好氧反应器、臭氧催化氧化反应器及膜生物反应器。三羟甲基丙烷生产废水在经过厌氧反应器和好氧反应器之后，废水中大部分易于生物降解的有机物能够得以去除，剩余的是难以被微生物所降解的环烷烃、长链烃、芳烃及其衍生物等有机物。这部分有机物在进入臭氧催化氧化反应器中后，可以在臭氧的催化氧化作用下发生开环断链，转变为易于被微生物降解的有机物，然后进入膜生物反应器中被降解去除。同时，臭氧氧化衰变过程中，臭氧分解为氧气，不会对水造成二次污染。因此，本发明提供的处理装置对于三羟甲基丙烷生产废水的净化处理具有良好的效果。