本文旨在研究和评价新型曝气生物滤池（BAF）生物反应器的性能,以便对难降解的真实炼油废水进行深度处理。采用高孔隙度、比表面积大的果壳活性炭作为载体材料,采用微生物菌剂强化BAF以提高炼油废水的处理效率;在升级系统和原始系统之间进行微生物多样性分析,解释它们的性能差异和生物强化过程中涉及的潜在机制,最终实现污水排放达到国家《石油化学工业污染物排放标准》（GB 31570-2015）一级排放标准。具体研究结果如下:（1）通过常规水质分析可知经由缺氧-好氧活性污泥法（A/O）生化处理后的二沉池出口处炼油废水化学需氧量（COD）为98±20 mg/L,氨氮（NH4+-N）为17±3 mg/L、p H为7.68-8.31和生化需氧量（BOD5）为25±5 mg/L等,气质分析确定炼油废水中的主要特征污染物为长链烷类（46.35%）、酯类（31.18%）和苯类（17.41%）等含量较高的有机物。（2）在250 m L摇瓶中经过180 r/min,28°C富集驯化,以浓度分别为200mg/L、400 mg/L、600 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L的正二十烷为唯一碳源和能源物质,分离、纯化出生物降解长链烷烃类（正二十烷底物）和大量中间代谢物体系的4株菌株;以浓度分别为200 mg/L、400 mg/L、600 mg/L、800 mg/L、1000mg/L的萘为唯一碳源和能源物质,分离、纯化出生物降解苯环类（萘底物）和大量中间代谢物体系的3株菌株,7株菌分别编号为FS-01至FS-07。在250 m L摇瓶中经过180 r/min,28°C恒温振荡培养5 d后,7个菌株对COD初始浓度为1260±110 mg/L的真实炼油废水的降解结果显示,菌株FS-01,FS-02,FS-05,FS-07表现出较高的降解活性,分别使COD浓度减少了48.6%,45.5%,41.7%,38.6%。对纯化的4株高效炼油废水降解菌进行鉴定,结果表明FS-01为假单胞菌（Pseudomonas sp.）,FS-02为苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）,FS-05为氧化微杆菌（Microbacterium oxydans）,FS-07为琼氏不动杆菌（Acinetobacter junii）。将4株高效炼油废水降解菌进行任意组合形成10种复合菌群投加到筛选培养基中,结果表明:10种复合菌群对COD的降解率比单一菌株的降解率均有不同程度的提高,在所有菌群中,由FS-01,FS-02组成的菌群降解率最高,达到67.9%。（3）开展1.2 L BAF深度处理真实炼油废水小试研究,通过比较椰壳、杏壳和桃壳三种果壳活性炭对废水各项指标的处理效果,在进水平均COD为98mg/L,NH4+-N为17.1 mg/L的条件下,稳态时发现椰壳活性炭具有能够去除32%以上的COD和95%左右的NH4+-N的优异特质。探究了温度、溶解氧（DO）和水力停留时间（HRT）三个关键因素分别对主要污染物去除率的影响,确定了优化的BAF反应器温度、DO和HRT,分别为30±1°C、3.5 mg/L和6 h。（4）添加Pseudomonas sp.FS-01和Bacillus sp.FS-02作为微生物菌剂去强化现有活性污泥体系的BAF,用Illumina Mi Sed第二代深度高通量测序方法测定了两个系统的菌群多样性,通过稀释度曲线、主坐标分析（PCo A）和菌群组成分析等对生物强化前、后系统中的菌群差异进行了分析。微生物群落结构多样性分析表明,升级系统和原始系统内均形成了稳定而多样性丰富的微生物群落结构,现有活性污泥体系的曝气生物滤池（BAF1）中优势属为Nitrospira,norank＿f＿＿Anaerolineaceae和unclassified＿o＿＿Rhizobiales,而添加微生物菌剂的曝气生物滤池（BAF2）中优势属为Pseudomonas,Bacillus和norank＿f＿＿Anaerolineaceae,生物强化可以加速细菌群落结构的转变,外加Pseudomonas sp.FS-01和Bacillus sp.FS-02能够迅速成为优势菌株,在进水平均COD为98 mg/L,NH4+-N为17.1 mg/L的条件下,HRT为6 h,稳态时出水COD和NH4+-N平均浓度分别在31.8 mg/L和0.4 mg/L左右,与BAF1相比,COD去除效率提高了35%,主要指标优于最新的国家一级排放标准（GB 31570-2015）。