本发明公开了一种臭氧催化氧化‑水力空化高效协同降解焦化尾水污染物的装置和方法，该装置包括氧气源臭氧发生器、两个臭氧催化空化流化床反应器、反硝化厌氧滤池；氧气源臭氧发生器分别连接两个臭氧催化空化流化床反应器，臭氧催化空化流化床反应器内设有水力空化曝气机和催化剂布置桶；两个臭氧催化空化流化床反应器结构相同，内部放置了不同种类的催化剂；反硝化厌氧滤池内中部堆积氧化铝质陶粒填料，陶粒上附着生长有厌氧反硝化菌，反硝化厌氧滤池底部设有布水器，混合器与碳源储槽相通。本发明水力空化与臭氧微气泡技术联用，可同时降低水中有机污染物和总氮浓度，反应速度快、节约空间；通过选择不同类型催化剂进行组合，适用于同时去除多种不同类型有机污染物。