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纺织印染工业是我国的传统支柱产业,在生产过程中产生大量的印染废水,如处理不当排放到水体中将对水环境造成巨大污染。印染废水具有毒性大、色度高、pH高、水温高、盐度高、生化性较差等特点,属于难处理废水。印染废水组成复杂,含有以杂环化合物或者芳香烃为主的带极性基团（如:-SO3Na、-NH2）和显色基团（如:-N=N-、-N=O）的染料,还含有印染助剂,如膨化剂和表面活性剂等污染物。印染工业园废水水质更加复杂,传统混凝处理效能较低,需要强化物化前处理以保障生化处理系统的稳定性。此外,中水处理产生的浓水将导致生化尾水中残留的毒害性物质及总氮难以稳定达标,因此需要增设深度处理,亟需开发经济适用的深度处理技术。本研究以佛山某印染工业园污水处理厂为例,在诊断和评估其现有废水混凝前处理、生化处理和深度处理等子系统的基础上,开展特征污染物源解析和复合污染特征研究,提出了O3-混凝联合工艺强化混凝前处理和臭氧-序批式生物膜反应器（O3-SBBR）反硝化联合工艺深度处理生化尾水,开展影响因素、运行条件、降解效能和表观动力学等工艺研究和基于工艺参数的联合工艺优化;深入开展了工艺机理研究,包括O3-混凝作用的主要对象及物质转化与去除,以及O3-SBBR反硝化处理过程的物质转化,获得生物膜的形态特征与微生物群落演化信息,阐明了O3-混凝促进作用机理和O3-SBBR反硝化工艺机理。搭建了O3-混凝联合工艺和O3-SBBR反硝化联合工艺中试反应器,验证了联合工艺的可行性,评价了联合工艺的经济性。得到主要的结果如下:1、不同种类印染废水混合后物理性和化学性指标都产生了复合污染效应。采用混凝前处理系统,对常规指标有较好的去除效果,但苯胺处理后不降反升,其药剂费用为0.35～0.45元/m~3,经济性较好。生化处理系统的化学需氧量（COD）、色度、氨氮和总氮（TN）出水浓度分别为78.2 mg/L、136.0倍、1.4 mg/L和6.6 mg/L,运行电费为0.30～0.36元/m~3,经济性较好。生化处理系统存在丝状菌污泥膨胀、出水TN波动较大和出水色度不能稳定达标等问题。深度处理系统对COD、色度和氨氮的去除率分别为60.5%、88.2%和50.0%,但存在脱氮效果差和处理后聚乙烯醇（PVA）含量较高等问题,药剂费与电费为0.65～1.00元/m~3,经济性适中。2、适宜条件下O3-混凝联合工艺对色度、SS、COD、总磷、总硬度、苯胺、硫化物、镁、钙、锑和硅的去除率分别为83.2%、93.4%、30.1%、74.6%、27.9%、77.2%、66.4%、20.2%、29.4%、25.0%和44.8%。酶活性抑制率由调节池原水的83.4%降低到O3-混凝后的6.6%。O3氧化印染废水苯胺符合拟一级模型拟合动力学,得到的最大速率常数为0.0110 min-1（在pH 7.0,O3浓度24.0 mg/L和O3投加量250 mg/L时）。3、O3氧化印染废水苯胺是直接O3氧化为主与羟基自由基反应为辅的作用过程。苯胺可能的降解途径是通过O3氧化苯胺生成对苯醌等中间体,再被羟基自由基脱氨基和裂解苯环,生成戊二酸或L-焦谷氨酸直至矿化。O3氧化可降低印染废水的Zeta电位绝对值、粘度、COD和UV254,从而降低废水中胶体稳定性、破坏有机涂层、降低静电斥力和空间位阻来促进混凝。4、适宜条件下O3-SBBR反硝化联合工艺对总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、PVA和苯胺的去除率分别为67.3%、58.3%、71.0%、83.3%、40.3%和90.41%。外加碳源全部被利用外,印染生化尾水中的部分有机物被O3氧化后也可被用作碳源进行生物脱氮。O3氧化可提高废水的可生化性和降低印染生化尾水的毒性。O3氧化印染生化尾水有机氮符合拟一级模型拟合动力学,得到的最大速率常数为0.01035min-1（在pH8.5,O3浓度35.0 mg/L和O3投加量100 mg/L时）。印染生化尾水SBBR反硝化符合拟一级模型拟合动力学,适宜条件下SBBR反硝化组的氨氮和总氮降解速率常数分别是对照组的5.5倍和2.5倍,微生物对氨氮和总氮的降解速率有显著影响。5、在各种实验条件下的SBBR反应器中,陶厄氏菌（Thauera）是属水平相对丰度最高的菌种之一。相对丰度百分比最高的5个门水平分别为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、浮霉菌门（Planctomycetes）、厚壁菌（Firmicutes）和髌骨细菌门（Patescibacteria）。6、在适宜条件下以直接O3氧化为主结合羟基自由基反应作用于印染生化尾水,将废水中的有机氮转化为硝酸盐氮,同时利用O3氧化产物作为后续脱氮的碳源,SBBR反应器中氨单加氧酶编码基因amo A和反硝化功能酶编码基因（narG、napA、nirS、nirK、norB和nosZ）的丰度显著提高,加速了生物膜中基于溶解氧梯度的同步硝化反硝化过程。7、O3-混凝联合工艺前处理中试对色度、SS、COD、钙、总磷、总氮、硫化物、硅和锑的去除效率分别为80.7%、92.8%、47.8%、32.9%、75.4%、17.9%、84.3%、53.8%和38.3%。苯胺反而升高了29.6%,可能是苯胺的氧化去除对O3浓度有很强的依赖性。原水对大肠杆菌（E.coli）的抑制率79.0%降低到出水的30.5%。具有较好的技术经济性。8、O3-SBBR反硝化联合工艺深度处理中试对总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、PVA和苯胺的去除效率分别为59.2%、53.6%、69.1%、66.7%、38.2%和97.1%,且出水可以满足目标值TN≤2.5mg/L的要求。处理前后的COD分别为20.7mg/L和22.5mg/L,外加碳源基本被用于生物脱氮。具有较好的技术经济性。本研究成果可为印染工业园废水工艺选择、运行策略提供技术和理论依据,可为O3-混凝联合工艺前处理与O3-SBBR联合工艺反硝化深度处理联合工艺规模化处理印染工业园废水的应用提供借鉴。