本实用新型提出了一种高浓度肼类废水处理装置，包括反应器、与反应器的废水入口联通的废水池、以及与反应器的处理水出口联通的气液分离罐；废水入口联通有臭氧输送装置，气液混合泵连接废水池；所述废水池通过管道联通活性炭过滤塔。本实用新型采用多级氧化复合技术，可实现高浓度肼类废水的快速降解，结合活性炭过滤技术，可确保实现处理后废水各项指标满足《航天推进剂水污染物排放标准》。另外，通过优化装置结构设计，使得过氧化氢‑光催化技术和臭氧‑光催化技术共用一套光反应器，减少装置的体积，易于工业化应用。而且，过氧化氢初级氧化技术，可以使高浓度废水的COD值快速降低，有利于降低肼类废水在工业应用的处理成本。