【摘 要】
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由于钨冶金产业发展迅速,导致大批钨冶金工业废水形成,由于它具有水溶性无机盐含量高、碳氮比低特点解决难度较高,所以研发有效稳定解决钨冶金工业废水技术有着重要性。膜生物反应器（MBR）具有占地面积小、出水水质稳定、污泥浓度高等特点,为高效处理钨冶炼废水中有机污染物与氨氮提供可能。本文以钨冶炼废水作为研究对象,利用梯度驯化方法,最终建立5.0%盐度MBR反应器,研究其微生物菌群特性及污染物去除规律,并以
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由于钨冶金产业发展迅速,导致大批钨冶金工业废水形成,由于它具有水溶性无机盐含量高、碳氮比低特点解决难度较高,所以研发有效稳定解决钨冶金工业废水技术有着重要性。膜生物反应器（MBR）具有占地面积小、出水水质稳定、污泥浓度高等特点,为高效处理钨冶炼废水中有机污染物与氨氮提供可能。本文以钨冶炼废水作为研究对象,利用梯度驯化方法,最终建立5.0%盐度MBR反应器,研究其微生物菌群特性及污染物去除规律,并以ASM1模型为基础构建适用于高盐MBR反应器的活性污泥数学模型,主要结论如下:（1）使用MBR反应器,从3.0%盐度环境开始逐步提高盐浓度,最终构建适应5.0%盐环境的MBR系统。研究表明盐度提高使得污泥絮体细小且紧密,原生生物和后生生物单一,丝状菌减少,污泥沉降后上清液浑浊。污泥絮体形成了致密、细小的无丝状骨架结构的沉降,污泥沉降速度加快,驯化完成后,混合液悬浮固体浓度（MLSS）为9265mg/L,污泥体积指数（SVI）为34mL/g。反应器对COD、NH4+-N和TN去除率分别为90%、78%和65%。微生物产物主要以蛋白质与腐殖酸为主,驯化过程中蛋白质组分都出现了不同程度的增长,表明微生物在高渗透压环境中会分泌更多产物。（2）系统内属水平微生物主要为Devosia（12.3%）、Luteimonas（8.21%）、Truepera（24.41%）、Azoarcus（7.94%）和 unclassifiedRhodobacteraceae（28.07%）。盐度变化虽然导致微生物发生变化,但是其功能基因并没有发生太大改变,氨基酸代谢（Amino Acid Metabolism）和碳水化合物代谢（Carbohydrate Metabolism）丰度最高,这也是微生物能够去除水中污染物的主要原因,另外发现膜运输（Membrane Transport）丰度在二级通路中占比最高,这也证明了微生物在高渗透压环境下需要更多的转运蛋白进行物质交换。（3）不同运行条件对污染物去除影响显著,综合单因素实验结果,通过响应面分析法对膜生物反应器对高盐废水的HRT（A）、pH（B）和DO（C）条件进行优化,得出反应器去除COD（CRR）、NH4+-N（ANR）和TN（NRE）去除效能的响应方程分别为:CRR=91.93+1.71A+1.09B+0.465C-0.152AB+0.3975AC+0.0675BC-3.34A2-2.06B2+0.878C2 ANR=69.2+10.81A+10.59B+3.06C+1.75AB-0.4AC-2.41BC-5.33A2-3.28B2+3.26C2 NRE=44.89+8.77A+20.41B-1.69C+2.39AB+0.225AC-0.635BC+2.01A2-3.88B 2+7.2C2其中CRR回归方程R2=0.9752、ANR回归方程R2=0.9588、NER回归方程R2=0.9625。优化结果为HRT=21.66h、pH=7.98、DO=1mg/L。通过实验验证实际运行结果与响应面分析结果接近,说明对于MBR处理高盐废水的参数选择上具有一定的借鉴意义。（4）以国际水协提出的ASM1数学模型作为基础,考虑MBR反应器处理高盐废水实际情况,引入SMP和EPS生成降解过程以及相应动力学参数,建立适用于MBR处理高盐废水的活性污泥数学模型ASM1-MBR矩阵结构形式表达。通过敏感性分析得出模型敏感性较高的参数,并对其进行调整修改,同时通过龙格-库塔法进行模拟计算,误差在1%左右,最终得到ASM1-MBR模拟运行参数。使用ASM1-MBR模型对MBR反应器处理高盐废水进行模拟计算,计算结果与实测值具有较好的吻合性,平均误差均小于5%,ASM1-MBR及参数可靠性得到了验证。
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