本发明公开了一种高浓度有机废水处理工艺，涉及废水处理技术领域。本发明的高浓度有机废水处理工艺包括一次降解、二次降解、三次降解等；一次降解池和二次降解池使用Nafion膜隔开，三次降解池的超滤膜的一端与一次降解池的碳纳米管滤体、另一端与二次降解池的碳纳米管滤体用导线连接；一次降解使用碳纳米管滤体辅助厌氧菌降解，二次降解使用曝气辅助碳纳米管滤体降解，三次降解使用超滤膜进行降解；碳纳米管滤体由二戊二酮基异戊二醇、乳酸和功能化碳纳米管制得；超滤膜由二(3‑羰基丁酸乙酯基)二甲醛氧基硅烷改性聚(3‑氨基‑4‑羰基己烯酸)制得；该高浓度有机废水处理工艺杀菌性强且处理过的有机废水的COD值和重金属离子含量较低。