本发明提供了一种催化膜滤二次供水设备，包括二次供水储存容器、用于从该容器中接水的调节水箱、用于从调节水箱接收水并进行处理的二次供水处理单元和接收经过处理的水的产水水箱；二次供水处理单元包括曝气装置、用于供应臭氧气泡的臭氧发生装置、用于对经过曝气处理的水进行催化过滤的催化陶瓷膜过滤装置和用于对过滤得到的水进行尾气破坏的尾气破坏装置；本发明还提供了一种采用所述催化膜滤二次供水设备进行催化膜滤二次供水的方法。本发明设备采用的催化陶瓷膜具有双连续相结构，无重金属离子浸出，透水性优异；本发明设备结合臭氧催化氧化与膜滤技术，流程短，水质好、回收率高，能够有效去除浊度和重金属超标等问题，有效保证饮用水安全。