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生物滤塔是一种高效的挥发性有机物（VOC）处理技术。近年来的研究表明,持续通入臭氧可有效控制生物滤塔中的生物量,从而提升生物滤塔的短期运行性能。然而,对于臭氧能否提升滤塔长期运行性能及其对塔中微生物群落的影响,还有待进一步研究。本论文中,建立了两套平行的生物滤塔小式装置用于处理甲苯气体,在空塔停留时间为40 s,进口甲苯浓度为800-1300 mg/m3的条件下连续运行了45-160 d,在其中一个滤塔进口连续通入200 mg/m3臭氧,在整个运行过程中考察了两套滤塔去除性能以及微生物群落特性的变化。在整个运行期间,两套滤塔对甲苯的去除率在50-90%波动,并未表现出显著差异,这个结果证明了通入臭氧不会对生物滤塔长期运行性能造成不利影响。在运行末期,在空塔气速为16-32 m/h条件下,加入臭氧的生物过滤塔的压降为20-60 mmH2O,而未加入臭氧的对照滤塔的压降为40-120 mmH2O,这表明加入臭氧有利于降低压降,从而提高滤塔的长期运行稳定性。在运行期间,通入臭氧生物滤塔中的微生物湿重在275g左右波动,而对照滤塔的微生物湿重则一直升高至450 g。碳平衡分析结果表明,加入臭氧滤塔的CO2产生量和渗出液碳输出量占比与对照塔相比显著升高,解释了臭氧控制生物量的原因。模型分析结果表明,臭氧可以和惰性菌体进行反应,促进惰性菌体转化为CO2和溶解性代谢产物。基于共聚焦显微和细胞染色技术,在6周时间内考察了生物滤塔中生物膜特性的变化。结果表明,加入臭氧可显著降低生物膜厚度。此外,对照塔中活性细胞和类革兰氏阳性细胞的比例在运行期间呈下降趋势,而加入臭氧可以显著提升生物膜中活性细胞以及类革兰氏阳性细胞的比例。PMA-qPCR结果也表明,通入臭氧后滤塔中活性细胞比例显著增加。基于Miseq高通量测序技术分析了生物滤塔中微生物群落结构随时间变化。结果表明,过滤塔中的细菌主要属于变形菌门、放线菌门、拟杆菌门等。在通入臭氧的过滤塔中的优势菌为产黄杆菌属（Rhodanobacter）,而对照过滤塔中的优势菌为假单胞属（Pseudomonas）。Biolog实验结果表明,加入臭氧并未改变长期运行后条件下过滤塔中微生物的代谢特性。以上结果对于理解臭氧对生物过滤塔长期运行性能的影响及机理提供了依据,同时也证明了投加臭氧是一项高效的生物量控制和过滤塔长效运行技术。