本实用新型提供一种微纳米臭氧催化废水处理装置及其系统，包括供水腔、处理腔和回收腔，处理腔位于回收腔的下方，供水腔位于处理腔的下方，供水腔表面设有与外界连接的进水口，进水口通过进水泵与微纳米气泡发生器连接，微纳米气泡发生器的进气口与臭氧发生器连接，处理腔内设有催化剂，处理腔顶部设有搅拌杆，处理腔的上部通过管道与回收腔连接，回收腔内设有分离催化剂膜组件，水中的其他物质通过膜组件后从位于回收腔上方的出水口排出，催化剂在回收泵的作用下返回处理腔。本实用新型具有以下技术效果：不存在微孔曝气装置结垢导致的臭氧转移效率急剧降低问题，在高盐、高硬度废水处理中运行稳定性突出，且运行管理简单，成本低廉。