本实用新型涉及废水处理装置技术领域，尤其涉及一种废水催化氧化装置，包括外壳体、内壳体、进水管、进气管、短柄滤头、微电解填料区、加药管、第一溢流堰、隔板、通道、沉淀区、斜板填料、第二溢流堰等；内壳体在外壳体中，且外壳体和内壳体同轴设置；进水管和进气管的进口端为内壳体中；微电解填料区在内壳体的空腔中，短柄滤头固定在微电解填料区上；加药管进口端为内壳体中；第一溢流堰在加药管上方；隔板竖直在外壳体和内壳体之间，隔板下端不与外壳体底面接触，斜板填料和第二溢流堰均在通道中，第二溢流堰在斜板填料上方。该装置实现了微电解和芬顿反应的一体化设计，有效缩小了现有的一些污水处理装置占地面积较大，运行效率较低的问题。