本发明涉及环境保护有机废水处理技术领域，具体涉及一种催化湿式氧化处理高浓度COD废水的装置及方法，其特征在于，以过渡金属盐作为反应催化剂，在反应体系中采用气液混合器，实现氧化性气体的循环利用，反应在温度110～150℃和氧气分压0.25～1MPa下进行，反应时间1.5~2.5小时，氧气与污水在标准状态下体积比为（10～15）∶1，催化剂的投加量按过渡金属离子摩尔数与污水体积之比为0.006～0.06mol/L。所述过渡金属盐为硫酸铜、硫酸高铁、硫酸亚铁、硫酸锰或醋酸钴中的一种。与现有技术相比，本发明的优点是：反应条件温和，反应温度降低，气体分压下降，污水COD去除率可达到90%以上。