本发明涉及一种污泥臭氧化脱水处理方法及装置，其方法依次包括以下步骤：A．将原始污泥泵入污泥臭氧化反应装置中，进行臭氧化作用，使原始污泥中的间隙水和细胞水释放出来；B．机械浓缩；C．泵向厢式隔膜压滤机，在泵的出口处投加高分子絮凝剂；D．压滤；E．将进泥管中残泥朝来泥方向吹送再卸泥。其装置包括依次通过管道相连的原始污泥输送泵、污泥臭氧化反应装置、臭氧化后污泥输送泵、机械浓缩装置、机械浓缩后污泥输送泵和厢式隔膜压滤机，厢式隔膜压滤机的进泥管末端设有送风管道。本发明能使污泥含水率稳定降至50%以下，且减轻了厢式隔膜压滤机处理负荷，使其工作效率明显提升，最终达到污泥减量化、无害化、资源化处理目的。