本发明公开了一种组合单元式催化臭氧法工业废水处理设备，包括自下而上依次相连的气水混合区、催化反应区和气水分离区。气水混合区由进水主管和气水混合器构成，用于充分混合臭氧和来水；气水分离区由出水主管和气水分离器构成，用于将反应后的残余臭氧与出水分离；催化反应区由多个结构相同的反应单元构成。反应单元为圆柱形腔体，内设有粗细过滤层和负载催化剂层，各层之间设有可调整高度的托板和支撑圈；进出水主管为水平布置，反应单元则竖直并联于进出水主管之间，并分别设有用于控制流量的调节阀。本发明通过单元的组合和优化，能有效降低生产成本，提高臭氧反应效率，从而高效去除废水中各类污染物，降低色度，并能同时提高废水可生化性。