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石油化工行业的废物排放量大,污染严重,其生产特点决定了该行业污染的普遍性和复杂性。国内外学者对于石油化工废水处理技术做了大量研究,主要包括混凝法、电化学氧化法、湿式氧化法、光催化氧化法、催化臭氧氧化法、生物膜法、MBR、BAF等。随着我国新的更加严格的污水排放标准《辽宁省污水综合排放标准》（DB21/1627-2008）颁布,原有的工艺和设施无法实现污水达标排放,需要研发推广新工艺,提高出水水质并实现达标排放。由于石油化工废水污染物浓度高,且不易降解,COD不高,可生化性差,NH4+-N和TN超标较重,碳氮比低的特点,单方面的物理处理、化学处理、生物处理已经不能解决问题。因此,本论文将研究重点放在探索新型的废水处理组合工艺技术,从根本上对石油化工废水进行高效和深度除碳脱氮。本论文拟先采用臭氧氧化预处理技术,改善污水的可生化性,为后续生物处理创造良好的条件。经过催化臭氧氧化处理后的污水,再采用生物膜技术高效除碳脱氮。再将催化臭氧氧化与生物膜工艺流程组合贯通,最终形成“催化臭氧氧化-生物膜”组合工艺技术,考察其对石油化工废水的处理效果。首先采用浸渍-烘干-焙烧法研发制备了以g-Al2O3为载体,CeOx/MnOx为活性组分的臭氧氧化催化剂MnOx-CeOx/g-Al2O3,通过SEM-EDX、XRD、BET以及XPS等技术手段对制备的催化剂进行了表征,然后将催化剂应用于催化臭氧氧化过程。实验结果表明,催化臭氧氧化过程可将石化企业二级生化出水的CODCr降低至46.7 mg/L,同时可使某石化企业总排口出水CODCr去除率达到60.3%,达到排放标准。本论文还对生物膜法的厌氧过程水解阶段和酸化阶段进行了深入的分析,最终构建的催化臭氧氧化-生物膜组合工艺实现石化废水出水CODCr平均去除率为71.0%,TN平均去除率为70.5%,均达到排放标准。该集成工艺有效提高了石油化工总排废水中难降解有机物和总氮的处理效率,处理后的废水可达到辽宁省污水综合排放标准,同时为国内同类污水处理提供了技术支持。