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石油化工废水是工业污水治理领域中难度较大的种类之一，污染物成分非常复杂、排放量大、处理难度相对较大、处理时资源消耗量大、污染环境。现有的石化废水处理方法主要包括物化法、化学法和生物法等多种方法。本研究以某大型石化工业园区综合污水处理厂的二级处理出水为对象进行试验，采用技术操作方便、设备简单的Fenton氧化技术对该石化二级出水进行再处理，通过一系列试验研究得出Fenton氧化石化废水的最佳运行条件，为同类石化二级出水的有效处理提供技术参考。在Fenton氧化处理试验中，主要研究了H2O2的投加量、FeSO4·7H2O的投加量以及初始pH值三个因素对处理效果的影响。试验确定了Fenton氧化试验原水的试剂最佳投加量：H2O2为0.12mL/L，FeSO4·7H2O为0.9g/L，此时的COD值为45.9mg/L，COD去除率为42.88%。通过对不同初始pH值试验原水处理效果对比得出结论：Fenton试剂对试验原水的氧化处理可在原水pH值（7.7）下直接进行并可取得预期效果。试验测定了反应过程中pH的变化及反应后水样中絮体颗粒的粒径分布情况，结果表明在Fenton氧化试验原水的反应过程中既发生了氧化反应，同时也伴随有混凝反应的发生。同时，试验采用UV-vis光谱分析、三维荧光光谱分析以及GC-MS分析对处理前后的废水水质进行了分析。经过Fenton氧化处理，试验原水中的大部分有机物得到了有效的分解而被去除。UV-vis光谱分析反映试验原水中存在共轭双键（共轭二烯烃、不饱和醛、不饱和酮）和苯环类有机物，处理后UV254值降低。三维荧光光谱特性分析得知试验原水中主要有机物为色氨酸类芳香族蛋白质和酣类物质，反应后废水中的溶解性有机物的荧光特性峰大幅度降低。GC-MS分析结果表明试验原水中检测出的主要特征污染物得到有效降解，大部分有机物色谱峰均消失。