针对压裂返排液成分复杂、有机物含量高、毒性大的特点，采用铁碳微电解-超声-Fenton协同工艺对其进行处理和回用。考察了不同实验因素对原水COD（化学需氧量）的去除效果，并对废液的光谱特性和处理液的性能进行了评价。结果表明，当反应时间为30min，pH值为4.2，反应温度为20，料液比为11时，铁碳微电解工艺处理效果最好。COD的平均去除率为58.50%。当超声波时间为60 min，H2O2用量为0.25 mol/L，超声功率用量为120 W，超声波频率为45 W时，超声波Fenton工艺处理效果最好，Fe2＋用量为0.025 mol/L，处理效果最好，COD平均去除率为84.28%。联合工艺中COD的平均去除率为97.49%，芳香族化合物和腐殖酸类物质的荧光峰明显减弱，表明水中有机物的亚结构趋于简单而复杂，铁碳微电解和Fenton超声工艺之间存在协同作用。研究结果可为压裂返排液的试点治疗提供理论依据。