本实用新型提供了一种洗羊毛废水处理设备，解决现有设备在处理洗毛废水时难以达标、设备运行复杂的问题。其包括预处理系统以及生化深度处理系统；预处理系统包括依次连通的预沉调节池、捞毛池、格栅池、中间调节池以及混凝气浮装置；生化深度处理系统包括污泥池以及依次连通的导流装置、厌氧装置、至少两级AO装置、膜生物反应器和消毒装置；其中，AO装置包括依次连通的缺氧装置和好氧装置；导流装置、缺氧装置均与预处理系统出水口连通；捞毛池内有捞毛机；中间调节池、厌氧装置、缺氧装置内均有搅拌机；MBR、好氧装置内均有曝气风机；MBR内有污泥回流泵；中间调节池内pH值为6‑9；膜生物反应器上清液进入消毒装置，污泥回流至导流装置和污泥池。