本发明属于工业废水深度处理设备领域，具体涉及一种多级臭氧催化高级氧化水处理装置。该装置主要由钛质微孔曝气器、H₂O₂投加系统、液态专性催化剂投加系统、固态专性催化剂、波纹板除沫器、尾气收集破坏系统构成。废水经过进水管进入处理装置，底部、中部、上部分别装不同数量的臭氧投加系统、H₂O₂投加系统、液态专性催化剂投加系统、固态专性催化剂，同时尾气通过波纹板除沫后收集送至破坏系统进行破坏，避免了对环境的危害。本发明能有效的去除工业废水中的色度和COD，处理方法简单，成本低且处理效率高。