为解决目前炼油企业水资源短缺问题同时降低炼油企业外排污水对环境的污染，本次研究以炼油企业经过二级处理达标排放的污水为处理对象，对其进行水质分析及小试的深度处理研究，提出了一条以臭氧一生物碳工艺为核心的炼油污水深度处理新工艺，该工艺可将炼油企业二级外排污水处理达到工业循环冷却水补充水及锅炉用水的指标要求。 通过炼油外排污水水质常规分析表明，炼油外排污水中主要污染物为COD、氨氮、石油类。通过色质联机分析，污水中发现11种有机物，均为烃类物质，初步确定污水深度处理工艺应包括絮凝气浮或高级氧化、生化工艺、活性碳吸附工艺等，并进行小试试验研究。 臭氧／超声波处理炼油污水小试试验研究表明，臭氧可以有效降解炼油污水中的COD，降解率与臭氧投加量及处理时间成正比；臭氧／超声波降解炼油污水中COD的主要作用来源于臭氧氧化，超声波起辅助促进的作用。 通过三种生物填料及两种硝化脱氨细菌、一种反硝化细菌进行的小型生物填料深度处理炼油污水小试研究表明，生物填料系统完全可以实现炼油污水深度脱氮的目的；综合考虑对氨氮以及COD 的脱除以及短程硝化反硝化稳定性，优选活性炭为臭氧－生物填料系统中的最佳生物填料，硝化芽孢杆菌为最佳的硝化细菌，该菌可在30℃连续操作时停留时间0.83h内实现炼油污水氨氮由40mg／l降至4mg／l以下，达到循环水补充水使用要求。 在小试实验的基础上设计提出了中试工艺流程，具体路线为：炼厂外排达标污水首先进入工艺中的絮凝气浮砂滤单元设备脱悬浮物、石油类；继而进入臭氧－生物碳塔单元设备进行生物脱氨、脱COD，出水作为工业循环水补充水使用，进一步通过精细过滤与树脂吸附后作为锅炉用水使用。此工艺流程简单，流程短，维护方便，设备紧凑，节约占地，易于维护；将臭氧－生物碳技术应用于炼油污水处理具有创新性。