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发制品产业集聚区综合废水成分复杂、水质波动大,需要进一步验证现有处理工艺处理该综合废水的有效性,但是更需要的是研究适用于该综合污水的新型技术以保证处理水质达标排放。本文设计多段A/O工艺处理发制品产业集聚区综合废水,研究了水力停留时间(HRT)、进水流量分配比例(配水比)、缺氧区与好氧区容积比(容积比)和污泥回流比(回流比)对污染物去除的影响。此外,结合分子生物学手段,如qPCR和Illumina Mi-seq技术,从分子生物学角度揭露了技术参数、污染物去除和微生物群落结构与功能之间的关系。针对多段A/O工艺中缺氧区脱氧不完全、除磷能力有限和污泥膨胀等问题提出了解决方案并且通过试验验证了方案的可行性。最后,设计运行处理量约36吨/天的中试装置,分析了多段A/O工艺处理发制品产业集聚区综合废水的稳定性和经济性。本研究的主要内容和结论如下:(1)多段A/O工艺处理发制品产业集聚区综合废水最佳运行参数为:HRT 16h,进水流量分配比60%:25%:15%,缺氧区与好氧区容积比1:1,污泥回流比75%。此时,出水COD、NH4+-N和TN达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。(2)多段A/O工艺对COD和NH4+-N处理能力强,不同运行参数下,去除率均达到90%左右。(3)进水流量分配比40%:35%:15%时,PO43--P去除率最高,49.18%;60%:25%:15%时,反硝化功能基因nosZ控制的反硝化过程顺利进行增强了反硝化效果,TN去除率最高,41.60%。主要属分类菌属,如:未培养的腐螺旋科菌属(uncultured-f-Saprospiraceae)、norank-o-Obscuribacterales、无法分类的拟杆菌门菌属(unclassified-p-Bacteroidetes)、Denitratisoma、未培养的硫化氢氧化科菌属(uncultured-f-Hydrogenophilaceae)、SM1AO2、无法分类的丛毛单胞科菌属(unclassified-f-Comamonadaceae)、陶厄氏菌属(Thauera)和新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium),可能对污染物去除率随配水比的变化具有关键影响。(4)缺氧区与好氧区容积比2:1时,PO43--P去除率最高,77.03%;1:1时,反硝化功能基因napA控制的反硝化过程顺利进行增强了反硝化效果,TN去除率最高,41.60%。主要属分类微生物,如:无法分类的丛毛单胞科菌属(unclassified-f-Comamonadaceae)、norank-p-Candidate-division-WS6、陶厄氏菌属(Thauera)和Denitratisoma等,可能对污染物去除率随容积比的变化具有关键影响(5)降低污泥回流提高COD、PO43--P和TN去除率,回流比75%时,三者去除率分别是92.08%、40.90%和53.84%。反硝化功能基因narG、napA、nirS、nirK和nosZ在低回流比时丰度变大。主要属分类微微生物,如:陶厄氏菌属(Thauera)、无法分类的丛毛单胞科菌属(unclassified-f-Comamonadaceae)、未培养的厌氧绳科菌属(uncultured-f-Anaerolineaceae)、Sulfuritalea、棕指藻属杆菌属(Phaeodactylibacter)、norank-p-Candidate-division-WS6、Denitratisoma和uncultured-f-Nitrosomonadaceae等,可能对污染物去除随回流比的变化具有关键影响。(6)投加适量PAC到多段A/O工艺出水中,使之质量浓度约为90mg/L,可以使最终出水TP稳定低于0.50mg/L。(7)将三段A/O工艺暂时调控成SBR工艺,运用集成技术能够快速高效恢复未知诱因的膨胀污泥的良好沉降性能。交替曝气过程中在曝气阶段将DO提高至7.45±0.49mg/L,提高COD浓度至332.73±106.06mg/L,同时在沉淀工序中投加FeCl3使之在混合液中质量浓度约为120mg/L,形成的集成技术在13天内恢复污泥沉降性能,SVI从274mL/g稳定在56mL/g。(8)最佳运行参数下,日处理规模为36吨的三段A/O工艺中试装置出水水质稳定,出水出水水质指标中NH4+-N、TN和COD稳定达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,吨水处理成本约0.39元。