本发明涉及一种基于三相分离的声光催化反应装置及水处理工艺，包括反应池、超声换能器、曝气管、三相分离组件、灯源，反应池上端封闭，所述灯源安装在反应池内中部，三相分离组件安装在反应池内上部，曝气管安装在反应池内下部，若干超声换能器安装在反应池周侧外壁，超声换能器包括低频超声波换能器、高频超声波换能器，超声换能器与超声波发生器电性连接，反应池下部设置有进水口、反应池上部周侧设有出水口，反应池底部设置有排泥口；所述灯灯源安装在石英护管内，三相分离组件包括集气罩、沉降斜面、溢流堰，集气罩与反应池内液面之间形成气室，本装置具有声光催化功能，催化活性高、高效节能，能够连续有效的处理难降解污染物。