本发明涉及一种高速率工业污水曝气氧化处理工艺，首先，污水经提升泵提升至一定压力，再经加热器加热，将污水的温度保持在25℃—80℃，再将空气升压并加热到40℃以上，然后污水与热的空气以一定的比例同时进入一台微纳米气泡发生器，再然后含气泡的污水通过氧化处理设备内部的催化填料床，污水中的还原性成分在其催化作用下得到充分的氧化处理，最后经曝气氧化处理的污水在设备顶部实现气水分离，气和水并分别从罐体顶端的出口排出。本发明能够在同等条件下，大大提高空气氧化能力和空气利用率，增加污水曝气氧化深度，提高污水处理的效率，进一步降低处理成本。