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污水再生利用的研究可以有效的缓解我国水资源短缺的问题,催化臭氧氧化技术是一种高效的高级氧化技术,对污水中的大部分有机物有较好的降解效果,铁基催化剂因其分布广泛、催化效率高而备受重视。为了研究污水再生利用的深度处理新技术,自制了四种催化剂:负载铁的纳米二氧化硅小球（Fe-KCC-1）、Ce0.1Fe0.9OOH、纳米Fe3O4/MWCNTs、纳米Fe3O4-CeO2/MWCNTs,并对其物化性质进行了表征。选取了磺胺二甲嘧啶（SMT）、邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、卡马西平（CBZ）、对羟基苯甲酸（p-HBA）四种污染物和某生活污水厂的二级出水为研究对象,考察了各体系对污染物的降解率、矿化率及影响因素,并探讨了污染物的降解途径和催化剂的催化机理;另外本文耦合了催化臭氧和BAF技术,研究其对二级出水中有机物的降解效果。文中得到如下主要结论:1、利用同晶替代法制备了Ce0.1Fe0.9OOH,掺入金属铈不影响针铁矿原本的晶体结构;利用水热法制备了纳米Fe-KCC-1,具有较高的比表面积（464.56 m2/g）;采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4/MWCNTs复合物,拥有超顺磁性;利用共沉淀法制备了纳米Fe3O4-CeO2/MWCNTs复合物,长度粗细均匀,金属氧化物均匀分散在碳纳米管的表面。2、Fe-KCC-1-O3体系对SMT矿化率是单独臭氧氧化的1.6倍,Ce0.1Fe0.9OOH-O3体系对SMT矿化率是单独臭氧氧化的1.74倍;纳米Fe3O4/MWCNTs–O3体系对DMP和p-HBA的降解率也要高于单独臭氧氧化体系。3、催化臭氧氧化体系在一个广泛的pH范围内均表现出良好的催化氧化效果。臭氧用量、催化剂用量和污染物的初始浓度对抗生素的降解都有一定的影响。4、通过检测降解反应中间产物,提出了SMT、DMP、p-HBA在催化臭氧氧化体系中可能的降解途径;并通过考察自由基消除剂的影响以及对催化剂反应前后的表征分析,探讨了Fe-KCC-1-O3体系、Ce0.1Fe0.9OOH-O3体系和Fe3O4/MWCNTs–O3体系中自由基的产生机理,并根据相关分析提出了各种催化剂可能的催化机制。5、Fe3O4-CeO2/MWCNTs–O3体系对城市二级出水中微量有机污染物有较好的去除效率,二级出水对SMT和CBZ在该体系下的降解影响不大;催化臭氧氧化耦合生物曝气滤池技术（BAF）组合工艺对污水的COD降解率达到60%以上。