针对某西部地区污水处理系统在处理污水后化学需氧量（COD）指标不满足外运污水处理厂的要求，采用“絮凝沉降-蒸发-芬顿氧化”的工艺组合进行达标处理研究，考察各工艺实验条件对COD值影响。通过GC-MS表征测试污水有机物种类及去除效率，并进行含油污水达标处理工艺设计。结果表明：絮凝沉降过程中使用3 000 mg/L净水剂PAC（聚合氯化铝）、600 mg/L破乳剂QZ-2、50 mg/L絮凝剂CPAM（阳离子聚丙烯酰胺）、pH值为6.5、絮凝时间1.0 h时，COD值降至40 611 mg/L；蒸发过程中采用减压蒸发，蒸发率85%、真空度-0.095 MPa、温度45℃时，COD值降低至1 497 mg/L；芬顿氧化过程中FeSO₄质量占比20%，总加量7 500 mg/L，氧化时间3 h，pH值为3.5时，COD值降低至326 mg/L。该处理技术对污水中有机物去除效果好，COD值从68 865 mg/L降至326 mg/L，达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》三级标准，其他指标均满足要求。该含油污水达标处理技术具有良好的应用潜力。