本实用新型涉及一种光催化臭氧双氧水协同作用高级氧化处理装置，包括臭氧接触池、双氧水投加组件、紫外灯组件、臭氧发生器系统、电气控制系统及管道阀门仪表组件；臭氧接触池包括臭氧接触池体、进出水闸门、臭氧微孔曝气器、双向呼吸阀及尾气处理装置；双氧水投加组件包括双氧水卸料泵、双氧水加药罐、双氧水加药泵、加药流量计和加药电气自控装置；紫外灯组件包括紫外灯组架、紫外灯、紫外灯套管、自清洗组件、一体式电控箱；电气自控系统包括PLC自动控制柜。本实用新型不但对苯酚及其他难降解COD具有更强的效果及更高的去除率，而且减少了臭氧的投加量，节省了运行成本，对焦化废水、印染废水等难降解污水均有很好的处理效果。