本发明公开了一种小型电晕放电水雾合成双氧水装置，包括液相输送单元、气液混合水雾发生单元、电晕放电单元以及H2O2收集单元。电晕放电单元包括若干个模组，模组包括一个负电极层和一个正电极层，负电极层和正电极层交叉堆叠，负电极层与正电极层相互平行。负电极层上均匀填充有负电极，正电极层上均匀填充有正电极，负电极层上的负电极数目比正电极层上的正电极数目多一个。负电极接地，正电极接高压电源。本发明还公开了一种小型电晕放电水雾合成双氧水装置的设计方法，采用线线阵列式反应器制作简单。