采用固定化技术,以10%的聚乙烯醇（PVA）、2%的海藻酸钠（SA）以及1.5%的活性炭（AC）和2%碳酸钙（CaCO₃）对聚氨酯（PU）海绵进行表面改性。在不同恶劣工况下,研究了装填改性填料的生物滴滤塔（biotrickling filter,BTF）对乙苯的去除性能,并结合高通量测序技术对BTF系统中微生物群落变化进行了分析。同时,与装填未改性PU填料的BTF的性能进行了对比。改性后的PU填料持水性能好;装填了改性填料的BTF的挂膜周期由10 d缩短至4d,对乙苯的去除效率由90%提升至100%;可承受800～2 000 mg/m³质量浓度波动产生的短期冲击负荷;停滞7 d所需的恢复时间由6 d缩短至4 d。在进口质量浓度为800 mg/m³、停留时间（EBRT）为28 s的条件下,装填PU填料的BTF对乙苯的去除负荷为63.6 g/（m³·h）,而装填改性填料的BTF对乙苯去除负荷达到85.9 g/（m³·h）。高通量测序结果表明,改性后填料中微生物群落的Chao指数、Ace指数以及Shannon指数明显高于未改性的填料;OTU的数量增加了33个;改性前存在的优势菌群主要有Bacteroidetes、Proteobacteria、Candidatus Saccharibacteria、Actinobacteria,经过改性后Chlamydiae以及Firmicutes的相对丰度也有所提高。装填了改性填料的BTF的稳定性及去除性能更高,填料中的微生物量、微生物群落丰富度和多样性也明显增加。