本发明涉及一种基于羟基自由基的难降解污水处理装置，包括预处理箱、双氧水储罐、臭氧发生器和反应腔，预处理箱连接有污水进水管，预处理箱内底部布设有曝气管，臭氧发生器和曝气管之间连接有第一供气管；预处理箱和反应腔下部之间连接有进水管道，反应腔内腔下部布设有与进水管道相连通的布水管网；反应腔中部设有紫外灯组件；反应腔上部侧壁设有出水口，反应腔顶部设有循环出水口，循环出水口和进水管道之间连接有循环水管，循环水管和双氧水储罐之间连接有双氧水进管。本发明紫外线利用效率高，污水处理效果好，采用紫外线和过氧化氢产生羟基自由基，用于降解有机污染物，尤其是对难降解的有机污染物起到很好氧化降解甚至矿化的作用。