本实用新型属于环保领域，具体地说是一种臭氧催化氧化废水处理装置，包括进水系统、催化氧化塔、喷淋塔以及臭氧处理系统，利用过氧化氢对废水进行氧化预处理，减轻后续处理单元负荷；利用催化氧化后剩余臭氧对预处理后废水进行喷淋处理，提高臭氧利用率；催化氧化塔内设有性能优异的臭氧催化剂填料层，催化臭氧生成大量强氧化性的羟基自由基，极大增强体系的氧化能力，促进反应效果的提升。本实用新型具有臭氧利用率高、运行成本低、处理效果好的优点，具有较好的应用前景。