本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備及廢水處理方法。本發(fā)明提供的處理設(shè)備為塔式結(jié)構(gòu)，塔頂設(shè)置有尾氣排放口和廢水進(jìn)口，塔底設(shè)置有回流水入口和出水口，塔體側(cè)壁設(shè)置有回流水出口和臭氧進(jìn)氣口；塔體內(nèi)由上至下依次包括：霧化噴淋裝置、催化濾料層和臭氧催化氧化膜曝氣流化床；臭氧催化氧化膜曝氣流化床中至少設(shè)有一層催化膜曝氣裝置，催化膜曝氣裝置包括：臭氧進(jìn)氣底座；若干根一端與臭氧進(jìn)氣底座的出氣口固定連通的中空纖維膜絲；和與中空纖維膜絲相結(jié)合的臭氧催化劑。本發(fā)明提供的處理設(shè)備能夠提高臭氧、催化劑、廢水三相混合傳質(zhì)效率，臭氧利用率高，降解效果好，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)臭氧尾氣的協(xié)同處理。