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酚类及含氮杂环类物质属于典型的有毒、难降解有机物,其来源包括煤制气、炼油、焦化和制药等废水。由于酚类及含氮杂环类物质的毒性较强,对人类健康与生态环境安全造成严重的威胁,因此寻求一种经济且高效的处理方法十分必要。活性污泥法仅适用于低浓度含酚废水的处理,在高浓度苯酚条件下会受到严重抑制。普通厌氧生物处理具有经济和节能的优点,但是存在反应器启动困难、污泥流失等问题。本论文采用厌氧陶瓷膜生物反应器处理含酚废水,对反应器的启动、膜污染控制和高浓度苯酚耐受特性及作用机制进行系统和深入的研究。首先,以城市污水厂剩余活性污泥作为接种污泥,在进水苯酚和喹啉浓度分别为500 mg/L和50 mg/L条件下,稳定运行30天后厌氧陶瓷膜生物反应器对苯酚和喹啉的去除率均达到99%,成功实现了反应器的快速启动。通过对比研究悬浮污泥与泥饼层的污泥特性,发现泥饼层比悬浮污泥有更高的产甲烷活性、苯酚降解活性和喹啉降解活性;菌群结构分析表明泥饼层具有比悬浮污泥更高的菌群丰度;通过评估公式计算了膜生物反应器中泥饼层对污染物去除贡献,脱落的泥饼层在厌氧膜生物反应器的快速启动中所起的促进作用被严重低估。其次,研究了颗粒活性炭和聚合氯化铝的投加对膜生物反应器的膜污染控制效果及作用机制。结果表明,在厌氧陶瓷膜生物反应器中投加颗粒活性炭能在短时间延缓膜污染速率,但是对长期运行的反应器则连续投加聚合氯化铝效果维持时间更长、效果更好。当聚合氯化铝的投加浓度为200 mg/L时,污泥混合液中SMP和EPS的蛋白/多糖比例升高,悬浮污泥的疏水性增强,其过滤性能得以提升,同时泥饼层结构较为疏松。最后,研究了厌氧陶瓷膜生物反应器对高浓度苯酚的耐受特性和作用机制。结果表明,在进水苯酚浓度为1~3 g/L时,苯酚和喹啉的去除率分别达到97.6%和95.6%以上。当进水苯酚浓度达到4和5 g/L时,厌氧陶瓷膜生物反应器成功耐受了高负荷苯酚的进水条件,其酚处理负荷高达0.19 g/(gVSS·d),苯酚和喹啉的去除率分别为97.6%和95.6%左右。菌群结构分析表明,随着进水苯酚浓度由1 g/L逐步增加至5 g/L,降解高浓度苯酚的菌属由Aminicenantes(26.09%)、Proteobacteria(21.5%)、Chloroflexi(13.38%)、Firmicutes(13.26%)转变为Proteobacteria(50.51%)、Bacteroidetes(14.25%)、Chloroflexi(8.67%)、Thermotogae(8.02%)。产甲烷菌由Methanothrix(41.54%)、Methanolinea(29.39%)、Methanospirillum(11.86%)转变为Methanolinea(45.87%)、Methanothrix(37.94%)、Methanosphaerula(6.54%)。