本發(fā)明涉及環(huán)境保護技術和給排水工程技術領域，公開了一種臭氧催化膜反應器組裝及其在水處理工程應用方法。在催化膜中，催化活性層為一種石墨烯與CuMn₂O₄復合材料。采用真空負壓法將石墨烯與CuMn₂O₄復合材料負載于陶瓷膜表面，形成催化活性層，實現(xiàn)催化陶瓷膜與臭氧氧化原位耦合。其中，利用催化層組分CuMn₂O₄/rGO催化臭氧產(chǎn)生氧化能力更高的羥基自由基和超氧自由基，高效降解有機污染物；降解高風險微量有機物過程中，同步提高分離膜的在線自清潔效果，有效抑制臭氧有毒副產(chǎn)物溴酸鹽的生成。本發(fā)明的臭氧催化膜反應器使難降解有機物的去除率達到90％以上，實現(xiàn)了飲用水、城市污水和工業(yè)廢水中難降解有機物的強化去除，達到高效凈化水質的目的。