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能量消耗多、污染程度高的石化行业产生的废水中有机物浓度高，水量随时间的变化大，成分复杂，这使石化废水很难处理。在我国，大多数的大型化工园区废水经过污水厂处理，出水可以达标排放，但随着我国对工业废水排放指标逐年提高，以及面临水资源日益短缺和其它严重问题，这使的石化废水的深度处理越来越受到人们的重视。本试验选用臭氧与曝气生物滤池组合工艺对某石化综合污水厂的二级出水进行深度处理，系统分析了污水厂的出水水质，臭氧氧化单元与曝气生物滤池单元，单独运行各种影响因素及对废水中有机物相对分子量分布、含荧光物质的影响、对水质的改变，对比了臭氧分别在曝气生物滤池前后的组合工艺对废水中污染物的去除效果，以及影响处理效果的各种因素，可得以下结果：石化污水厂二级出水COD在65~120mg/L之间，SS在4.0~8.1mg/L之间，NH4+-N浓度在0.85~2.15mg/L之间，出水TN波动较大，不能完全达到排放标准；水中含有大量具有不饱和键的有机物，可生化性很差，相对分子质量小于1k的有机物占废水中有机物总量的50%以上，大于100k的有机物占总量的20%多，有机物中含有大量的芳香族蛋白质。臭氧对废水的色度、浊度具有良好的去除效果，提高可生化性，在臭氧投机量为10mg/L时，使废水中的BOD5提高约2倍，臭氧氧化对COD的平均去除率为10.8%左右，对UV254的平均去除率约为11.7%，经臭氧氧化后，废水中相对分子质量大于100k有机物含量降低，小于1k有机物的含量提高了18%，降低了废水蛋白质的含量，在碱性条件时明显地强于酸性和中性条件。曝气生物滤池在进水量为2L/h，停留时间为3h，气水比为4:1时，对COD、UV254、NH4+-N的去除率分别为10.4%、7.64%、26%。曝气生物滤池的生物降解功能主要发生在填料下层（离进水口处前30cm）。臭氧在曝气生物滤池前的组合工艺比在其后的组合工艺处理石化二级出水的效果好，在接触氧化时间为4min，投加量为10mg/L，曝气生物滤池进水量为2L/h，气水比为4:1，水力停留时间3h的条件下，进水COD平均浓度为86.5mg/L，出水COD的平均浓度降为49.4mg/L；UV254的去除率为29.7%，经GC-MS分析，出水中检测出的有毒有害物质明显的减少，显著的改善了石化废水的水质。