Bã thải được lấy từ nhà máy xử lý cơ sinh học tại Bồ Đào Nha, có độ ẩm 70%, tỷ lệ C/N = 15, và chứa khoảng 7.8 g Fe/kg TS. Quy trình Fenton được tối ưu bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM), với điều kiện tối ưu là 35.6 g H₂O₂/kg TS và 33.1 g Fe²⁺/kg TS ở pH 3, L/S = 5 và nhiệt độ phòng. Sử dụng hạt nano sắt (nZVI) giúp tăng hiệu quả oxy hóa. Sau xử lý, tốc độ hấp thụ oxy (OUR) giảm từ 4.63 xuống 2.57 g O₂/kg VS/h, và chỉ số nảy mầm (GI) tăng từ 37% lên 99.6%, cho thấy sản phẩm không còn gây độc thực vật. Phân tích FTIR xác nhận sự thay đổi cấu trúc hóa học, giảm nhóm thơm và tăng nhóm hydroxyl. Kết quả cho thấy quy trình Fenton là phương pháp nhanh, hiệu quả và tiềm năng để ổn định hóa bã thải hữu cơ thay cho composting kéo dài.