由于石油化工行业所用原料复杂、工艺复杂、副反应复杂等特点,其生产排放的废水组成也复杂,除含油外,还含有其它有机污染物和重金属等,在排放前必须经过污水厂的处理。在经过一级、二级处理之后,废水中的大部分有毒有害物质已经被去除,但还有少量重金属和部分有机污染物尚未被去除,尤其部分难降解的有机污染物需要进行深度处理才能去除。目前,已有的深度处理技术缺乏对同时去除含油废水中有机污染物和重金属的研究,因此需要开发高效且低成本的、同时去除含油废水中这两类污染物的深度处理技术。本研究通过利用零价铁耦合芬顿氧化法（Fe~0/H2O2）的类Fenton法对含油废水二级生化出水进行深度处理,欲同时去除废水中有机污染物和重金属。本研究以模拟乳化含油废水为处理对象,以废水中COD、Cu2+浓度为研究指标,考察了不同铁粉粒径、不同反应条件对去除废水中污染物效果的影响;确定铁粉粒径及反应条件后,通过单因素影响实验考察了在不同时间下初始p H值、H2O2浓度、铁粉浓度、初始COD浓度、初始Cu2+浓度对去除效果的影响;从单因素实验中选择影响较大的三种因素进行响应面优化实验,通过预测选择最佳的因素水平,最大限度提高污染物的去除率;通过研究反应过程中的离子浓度变化、反应动力学以及铁粉表面反应前后的物理化学特征来确定反应机理。由影响因素实验研究结果可知,含油废水的初始p H值、初始COD浓度、初始Cu2+浓度、H2O2和铁粉的添加浓度均对乳化油和Cu2+的去除效果有较大影响。通过响应面优化试验研究得到了零价铁耦合芬顿氧化法深度处理含油废水的最佳工艺条件为:Fe~0选用100目还原铁粉,铁粉浓度为4 g/L,废水初始p H为7.61,H2O2浓度为0.1mol/L,反应温度为25℃,振荡器速度为150 rpm,反应时间4 h。对于初始COD浓度为100 mg/L、初始Cu2+浓度为5 mg/L的含油废水,在以上试验条件下处理后COD去除率为93.1%、Cu2+去除率为95.5%,反应结束的p H为6.67,研究结果显示废水经过深度处理后污染物浓度以及p H值均满足石油化学工业污染物的排放标准（GB31571-2015）,可将本研究开发的技术运用于含油废水二级生化出水后的深度处理中。对反应机理进行研究的结果显示含油废水中的乳化油的降解去除反应过程主要发生在铁粉表面,以化学吸附为主,在反应过程中铁粉表面被腐蚀,部分生成了Fe2+,在铁粉表面发生的芬顿反应使有机污染物被去除,而Cu2+以生成Cu（OH）2的沉淀或被还原成Cu、Cu2O的形式被去除。通过本研究证明,利用零价铁耦合芬顿氧化法对含油废水的深度处理达到了同时去除含油废水中有机污染物和重金属的效果,同时由于其较宽的反应p H值范围、廉价的铁粉原料、反应后废水中较低的Fe2+、Fe3+浓度等特点,处理总体成本较低,因此本研究方法提供了一种高效环保的深度处理含油废水的技术。