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为开发深度处理技术使石化废水处理厂生物工艺后的废水（石化废水生化出水）达标（GB 31571-2015）排放,本论文探究了曝气生物滤池（BAF）工艺和以臭氧为核心的氧化技术、以及其组合工艺对废水的处理效果,获得了优化工艺参数,解析了工艺机理,主要研究成果如下:（1）石化废水生化出水的常规指标CODCr较难满足国家直排标准（GB 31571-2015）的要求,废水含有苯类、烷烃类、杂环类、醇类、酯类、酮类、酸类、有机胺类等难降解有机物,前三类有机物含量最高（100600μg/L）。废水亲疏水性有机物含量由高到低排序为亲水中性有机物（HiN）>疏水酸性有机物（HoA）>疏水碱性有机物（HoB）>亲水碱性有机物（HiB）>疏水中性有机物（HoN）>亲水酸性有机物（HiA）,其中,HiN含量占总浓度的42.2%;废水中有机物的荧光组分由高到低排序为类芳香族蛋白>溶解性代谢产物>类富里酸>类腐殖酸。（2）石化废水生化出水经单独BAF工艺处理后COD为37.3121.8 mg/L（不能稳定达标）,平均去除率为28.5%;出水仍存在多种难生物降解有机物,如:氯乙醛缩乙二醇、苯甲腈、茚和萘含量分别为20.0μg/L、0.135μg/L、0.016μg/L和0.413μg/L;出水中表观分子量<1860 Da有机物和HiA增加,有机物的荧光组分无明显去除。（3）废水经臭氧/催化剂氧化（优化工况臭氧接触时间60 min,臭氧投量35 mg/L水）,出水COD（平均53 mg/L）可稳定低于排放限值（60 mg/L）,但单位臭氧投量仅能去除0.83单位的废水COD;表观分子量<500 Da有机物、类富里酸物质、类腐殖酸物质、HiN和HiA有机物可被有效去除。（4）与分体式催化臭氧/BAF工艺相比,一体式催化臭氧/BAF工艺（优化臭氧投量5 mg/L水）不仅可使出水达标,单位臭氧投量能去除5.3单位的废水COD,可推荐作为石化废水达标外排的深度处理技术。（5）一体式催化臭氧/BAF在优化工艺参数条件下,废水表观分子量<500 Da有机物可在BAF单元75125 cm高度滤料层被有效去除;催化臭氧可将难生物降解有机物转化为易生物降解有机物供上层BAF单元利用,促进臭氧氧化和生化反应的协同作用。（6）直链烷烃类、醇类、腈类、杂环类等和表观分子量<250 Da有机物的降解可能与Gemmatimonadaceae和Saprospiraceae有关。表观分子量250500 Da有机物与Acidobacteria科类微生物相关性较强。这三类微生物有利于改善有机物可生物降解性,对残留臭氧（0.050.11 mg/L）有一定抵抗作用。