本发明涉及一种多相催化臭氧氧化-纳滤组合装置及其净水消毒的方法。该组合装置由催化臭氧反应器、碳素活性填料、臭氧发生器、气体控制阀、气体流量计、射流器、储水池、恒温控制水箱、循环水泵、液体流量计、液体控制阀、离心泵、压力表和纳滤膜组件组成，臭氧反应器中采用颗粒活性炭、粉末活性炭、活性碳纤维或其混合材料为填料。运行时，首先将经过二次处理后的污水以自流方式或经低压抽水提升经多相催化臭氧反应器进入储水池后，接着同时开启臭氧发生器和循环水泵进行臭氧曝气和循环回流，随后开启离心泵，经催化臭氧氧化后的污水通过离心泵进入纳滤膜组件，以错流过滤的方式运行，最终纳滤膜出水排放入河或市政回用。