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随着社会及经济的快速发展,水资源及水污染的问题日益凸显,在节约水资源的同时对水资源的改善与净化也至关重要。生物处理法被广泛应用于城市污水及工业废水处理领域,而生物膜法作为生物处理法之一,因其具有投资少、运行费用低及处理效果好等优点越来越受到人们的关注。本文以Atmosphere-Exposed Biofilm系统为基础,对其进行一定的改良,并以改良前后Atmosphere-Exposed Biofilm系统为研究对象,以温度为变量,对比分析了不同温度条件下两系统对模拟废水中污染物的处理特性;同时,利用PCR-DGGE技术对不同温度条件下Atmosphere-Exposed Biofilm系统的微生物群落结构进行分析,从微观角度分析温度变化对系统中污染物降解的影响;然后,利用菲尔普斯公式,对温度与改良前后Atmosphere-Exposed Biofilm系统中污染物的去除速率间的关系进行研究推导,得到相应各污染物的温度系数;最后,通过耐冲击负荷能力及经济能耗两方面,对改良前后Atmosphere-Exposed Biofilm系统进行应用可行性分析。通过研究得出以下几方面的结论:1)在 10-35°℃温度范围内,Atmosphere-Exposed Biofilm 系统 COD、TN 及TP的出水浓度均随温度的上升而下降。COD及TP的去除率及去除速率随温度的升高而增大,当温度从15℃低温阶段上升至20℃中温阶段时,出现最大变幅。而TN的去除率及去除速率随温度的增加均呈先上升后下降的趋势,在30℃时出现最大值。2)随温度的改变,Atmosphere-Exposed Biofilm 系统,Shannon-Wiener 指数,菌群相似性等均有变化,菌群演替较为明显。低温阶段Flavobacterium oncorhynchi与Parachlamydia acanthamoebae UV-7 占据优势地位;而在中高温阶段 Uncultured bacterium TB127-12、Undibacterium parvum 与 Uncultured bacterium bf1-54在中高温阶段优势地位显著。3)在 10-35℃温度区间,改良后 Atmosphere-ExposedBiofilm 系统 COD、TN及TP出水浓度均随温度的上升而下降。COD去除率及去除速率随温度的升高而增加,与改良前相比改良后系统COD去除率及去除速率均有提高。TN、TP去除率及去除速率随温度的升高而增加,且相比于改良前,在35℃高温及10-20℃低温条件下TN、TP去除率均高于改良前,具有一定的耐受能力。而就去除速率而言,改良后在35℃高温及10-20℃低温条件下TN的去除速率高于改良前,而TP的去除速率在各温度条件下均优于改良前。4)经温度降解动力学研究表明,在一定温度范围内,改良前后Atmosphere-Exposed Biofilm系统的污染物降解速率(K)及温度间存在一定的相关性,Atmosphere-Exposed Biofilm 系统 COD、TN 与 TP 温度系数分别为 1.0062、1.0727和1.0336,温度对TN的影响最大,其次为TP,对COD影响最小。而改良后系统COD、TN与TP温度系数分别为1.0073、1.0297和1.0306,温度对TP的影响最大,其次为TN,对COD的影响最小。对改良前后温度与系统反应速度间的菲尔普斯模型进行验证,结果表明:该模型可较好的预测一定温度条件下,改良前后Atmosphere-Exposed Biofilm系统中COD、TN、TP的去除速率。5)对改良后Atmosphere-Exposed Biofilm系统与延吉市小营镇污水处理厂处理特性及经济性对比分析,结果,改良后Atmosphere-Exposed Biofilm系统耐冲击负荷能力明显高于延吉市小营镇污水处理厂,同时改良后Atmosphere-ExposedBiofilm系统能耗水平低于延吉市小营镇污水处理厂,即改良后Atmosphere-Exposed Biofilm系统在延边地区具有较强的现场适应性。