本发明公开了一种维生素C生产废水的深度处理装置及其应用方法，包括厌氧生物滤池，其特征在于：还包括混凝沉降系统、预氧化系统、A/O生化系统、二次沉降系统和消毒系统；所述的维生素C生产废水的出口与混凝沉降系统连接；所述混凝沉降系统的出水口通过泵与所述预氧化系统连接；所述预氧化系统的出水口与A/O生化系统连接，所述A/O生化系统的出水口与二次沉降系统连接，所述二次沉降系统的出水口与消毒系统连接，所述消毒系统的出水口与厌氧生物滤池连接。本发明组合工艺处理维生药业污水是有效、合理的；在正常水质与满负荷水质条件下，该工艺对维生药业污水中的COD、BOD₅、NH₃-N、TN、TP、色度等污染项除去效果明显，能稳定达标；在低温条件下，该工艺具有较好的抗冲击能力。