本发明涉及一种难降解废水处理设备，具体涉及生物膜沉积铁与回收过氧化氢溶液的芬顿处理结合等离子体、微生物作用的反应装置及其实施方法。本发明装置包括接触辉光多电极等离子体反应器、过氧化氢含量控制系统、沉积铁生物膜反应池。本发明分为三个阶段，第一阶段为生物膜形成阶段；第二阶段为产过氧化氢阶段（初步处理阶段）；第三阶段为协同降解污染物阶段。本发明回收利用初步处理产生的过氧化氢，提高经济效益的同时不至于使过氧化氢污染环境，危害人体健康。此外，经等离子体处理后的载体表面，产生大量的极性官能团，使载体表面的亲水性普遍增强。