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本课题采用由移动床生物膜反应器与膜生物反应器组成的耦合生物膜反应器(Intergrated Moving Bed Biofilm Reactor-Membrane Bioreactor, IMBBR-MBR)处理人工模拟生活废水,研究了反应器对CODcr和氨氮的去除机理,反应器中的生物膜的粘附性能及其微生物群落。IMBBR-MBR同时具备移动床生物膜反应器(MBBR)和膜生物反应器(MBR)的优点。本实验反应器的启动运行分为两个阶段：I阶段,2014年11月19日开始启动运行81天,该阶段主要通过测定反应器的进水、MBBR区、MBR区和出水的常规指标(CODCr、氨氮和总磷)研究IMBBR-MBR对人工模拟生活废水的处理效果,运行状况和去除机理；II阶段,2015年3月16日开始启动运行51天,该阶段主要采用原子力显微镜观测和高通量测序的方法研究IMBBR-MBR中的生物膜的粘附性能和微生物群落在运行过程中的动态变化。主要研究结果如下：IMBBR-MBR采取快速排泥法挂膜,启动时接种污泥浓度为3500 mg/L,反应器前七天采用间歇进出水方式运行,水力停留时间为24小时。加入膜组件后采用连续进出水方式运行,水力停留时间变为8小时。系统运行期间,每一天采用一台DO测定仪对反应器中MBBR区域的DO值进行自动实时监测,仪器连接电脑,详细展现了MBBR区中DO的每时每刻情况。实验结果表明：I阶段,出水CODCr浓度都低于20 mg/L,有时甚至低达1.33 mg/L,系统稳定运行时CODcr的去除率都大于80%；氨氮出水浓度低于1 mg/L,氨氮的去除率最高可达99.65%,总磷的去除效率不高在50%左右,大部分CODCr、氨氮都在MBBR区得以降解去除,而MBR区起到深度处理的作用,使系统出水水质更稳定；Ⅱ阶段,在系统运行过程中,填料上生物膜表面粗糙度很快增长到最大值,然后又降低到一个相对稳定值并一直维持着,通过原子力显微镜测定生物膜的粘附力,并在同一时间取样测定生物膜的胞外聚合物(EPS)的量。生物膜的胞外聚合物分为紧密型和疏松型,由于胞外聚合物的主要成分是多糖和蛋白质,所以分别测定了紧密型和疏松型EPS中的多糖、蛋白质,并且测定其总有机碳(TOC)用来表征EPS。实验结果表明EPS与粘附力有正相关关联,特别是紧密型的多糖和蛋白质的总和对粘附力的影响最大。通过高通量测序对生物膜进行微生物种群的跟踪,发现在生物膜形成稳定过程的生物多样性是逐渐减低的,在生物膜成熟稳定期Gammaproteobacteria是优势菌种。综上所述,本实验呈现了IMBBR-MBR系统中生物膜的粘附性能和微生物群落的变化规律。为以后的IMBBR-MBR的工程应用提供理论依据。