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石油化工行业是一个高能耗、高污染的行业，石油化工废水的处理也一直是环保领域的研究的重点。石化综合污水厂二级出水的出水量大，如进行深度处理用于回用，是有效缓解我国的水资源危机的措施之一。本课题采用臭氧-曝气生物滤池工艺处理某石化污水厂二级出水，全面细致的分析了污水厂的出水水质，较为深入的研究了臭氧-曝气生物滤池工艺对废水中污染物的去除效果，对影响处理效果的各种因素进行了系统的分析。石化污水厂二级出水COD在60-120mg/L之间，TOC在20.5-43.6mg/L之间，出水中分子量小于1K Da的有机物占原水的54%~62%，溶解性微生物产物对原水的COD贡献较大。三维荧光结果显示水中蛋白质和腐植酸含量较高，GC-MS结果表明具有环状结构的有机物占总量的56.8%，烷烃占17.8%，还包含了酮、烯烃等其他有机物。臭氧预氧化单元研究结果表明，在臭氧投量为10mg/L，臭氧接触时间为4min的条件下，单独臭氧预氧化对COD的去除率稳定在18.8%左右，对UV254的平均去除率为19.6%，经臭氧氧化后，水中分子量小于1K Da的有机物的平均含量由58%上升到67%，废水的可生化性明显提高，同时研究发现在碱性条件下臭氧对有机物的去除能力要强于酸性条件。臭氧预氧化与曝气生物滤池联合处理反应结果表明，在臭氧投量为10mg/L，臭氧接触时间为4min，曝气生物滤池进水量为1L/h，水力停留时间3h，气水比为3:1的条件下，进水COD平均浓度为78.2mg/L，出水COD的平均值为48.9mg/L；进水UV254平均值为0.736，出水UV254平均值为0.45；出水浊度平均值为4NTU，经GC-MS分析，出水中检测出的主要有机物种类减少了150多种。研究结果表明，臭氧/曝气生物滤池联合工艺对石化废水二级出水具有良好的去除效果，具有十分广泛的应用前景。