本研究将活性污泥法和生物膜法有机地结合起来,形成新型的泳动床生物反应器,以高浓度的人工配水为处理对象,对泳动床生物反应器污水处理系统处理高浓度废水、污染物去除效果、污泥理化特性、生物相特征等进行了考察。主要研究成果归纳如下： (1)系统具有高效去除COD和NH4+-N的能力,在实验运行期间,系统总进水COD浓度范围为2000～4600mg/L,NH4+-N浓度范围为200～460mg/L。反应器容积负荷范围为0.8kg/m3/d～4.5 kg/m3/d,反应器总COD去除率均值达96％,系统平均硝化率为80.7％。这说明在高浓度、高负荷进水情况下,泳动床生物膜系统对COD和氨氮同时具有良好的去除效果。 (2)运用BF填料的泳动床反应器可以保持低黏度和实现污泥颗粒化,保证了反应池内混合液悬浮固体浓度MLSS可以达到很高的程度,最高时可达到23g/L。并能在高生物量的同时,保持SVI值在20～50mL/g的范围内,污泥性能良好,为污染物的去除提供了保证。 (3)随着反应器容积负荷的逐渐增大,MLVSS/MLSS略有减小。反应器各槽f值平均在0.85～0.95的范围内,总平均值为0.91。 (4)污泥产率随着容积负荷的增加而略有上升。在整个实验过程中,污泥产率都在0.116 kg MLSS/kg BOD到0.190 kg MLSS/kg BOD的范围之内。这主要是由于泳动床生物膜系统可以聚集较高的生物量,使系统中微生物种群多样化。通过DGGE试验测定显示泳动床系统中微生物种属是接种污泥的近两倍,并用显微镜观察到大量原生动物、后生动物的存在。形成了稳定的微生物生态系统,其中纤毛虫和轮虫纲微生物出现的频率和数量最多。 (5)污泥所产生的EPS中,蛋白质是主要组成部分,占MLVSS总量的20～50％,多糖与DNA含量基本相当,为10％左右。随着负荷的增加,污泥产生的EPS及其成分都有明显的变化。并且胞外蛋白的定量测定结果表明,随着污泥逐渐颗粒化,胞外蛋白的含量逐渐增加。 (6)对试验结果进行回归分析,得出污泥黏度与MLSS的指数模型。 (7)污泥絮体直径由刚开始接种的0.06mm开始逐渐增大,最后基本稳定在算术平均直径0.239mm、频数最大直径0.253mm左右。粒径大于0.1mm的达到了80％,并且均一性良好,0.1～0.3mm之间的颗粒化污泥絮体占到了62％。 (8)采取不依赖微生物培养的变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,客观、全面的反映泳动床生物反应器内微生物的种群结构及变化,与接种污泥相比,反应器中微生物的种类和优势菌种均发生了明显的变化。