پالایشگاه ها، از صنایع پرمصرف آب بوده و فاضلابی با آلودگی آلی زیاد تولید می کنند که قابل تصفیه در سیستم های رایج نیستند. با توجه به رشد سریع این صنایع و اثرات سوء ناشی از ورود پساب آن ها به محیط زیست، ضرورت استفاده از روش هایی با هزینه کم و راندمان بالا احساس می شود. حذف COD پساب های پالایشگاهی و سایر پساب های خطرناک توسط فرآیندهای اکسایش پیشرفته، به ویژه در چند دهه اخیر، عمومیت یافته است؛ که علت آن تخریب کامل یا جزیی آلاینده ها در زمان ماند بسیار کوتاه و هزینه های قابل قبول است. در این تحقیق، حذف COD پساب پالایشگاهی با استفاده از روش تلفیقی ازوناسیون/ فوتوشیمیایی بررسی شد. بدین منظور پس از بررسی اولیه پارامترهای مختلف بر روی روند کار، چهار فاکتور اصلی شامل مقدار COD اولیه، ازون ورودی، زمان واکنش و مقدار کاتالیست در نظر گرفته شد و تأثیر تغییرات این فاکتورها بر روی فرآیند حذف COD پساب، بررسی شد. از روش طراحی مرکب مرکزی جهت طراحی آزمایش استفاده شد. پس از اطمینان از تطابق خوب داده های آزمایشگاهی با خروجی مدل، بهینه سازی کار با استفاده از روش پاسخ سطح انجام گرفت. مقادیر بهینه pH، COD، O3 و TiO2 به دست آمده به ترتیب برابر 11، mg/L 200، g/h 5 و mg//L 200 بود. در این شرایط حداکثر راندمان حذف COD در مدت زمان 50 دقیقه، برای فرآیند تلفیقی ازوناسیون/ فوتوشیمیایی، در حدود 3/96% به دست آمد. علاوه بر این مشاهده شد که تغییر در مقدار COD و همچنین تغییر در ازون ورودی، اثر چشم گیری در راندمان کلی حذفCOD ایجاد می کند.