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本论文以咖啡因制药废水为研究对象，针对该废水COD和氨氮含量高、可生化性差等特点，采用“铁碳微电解法+UASB+MBR”工艺开展试验研究，确定了最佳工艺控制参数，可实现咖啡因制药废水达标排放。为实际咖啡因制药废水的达标及安全排放提供技术支持。主要试验结论如下：1）铁碳微电解预处理咖啡因制药废水取得了较好的效果。通过试验确定最佳的预处理条件为：铁碳体积比为2:2、进水pH为4、反应时间为105min。在最佳预处理条件下，当进水COD浓度为16352~16550mg/L时，处理后出水COD浓度为小于9549mg/L，COD去除率40.5%以上；当进水氨氮浓度为627~658mg/L时，处理后出水氨氮浓度为小于396mg/L，氨氮去除率36.9%以上；初始pH值为4，反应完后pH为5.4左右。为咖啡因制药废水的后续生物处理创造了较为有利的条件。2）UASB反应器处理铁碳微电解预处理后的咖啡因制药废水取得很好的效果。试验确定最佳工艺运行参数为：水力停留时间为24h、容积负荷为8kgCOD/(m~3·d)。在最佳运行参数下，进水COD浓度8000mg/L，出水COD浓度1100mg/L，COD去除率在80%以上，出水氨氮在250~300mg/L范围内，日沼气产量为4L左右。当容积负荷为9.5kgCOD/(m~3·d)时，反应器内出现酸化现象。分析原因：一方面可能是反应器超负荷运行，导致VFA积累超过600mg/L，使反应器出现酸化现象；二方面可能是反应器内氨氮浓度超过300mg/L时对厌氧菌产生抑制现象，使反应器运行失败。3）MBR反应器处理经UASB厌氧处理后的咖啡因制药废水最佳工艺运行参数为：水力停留时间12h，容积负荷为2.2kgCOD/(m~3·d)，反应器内污泥浓度为7000mg/L。在此工艺条件下，膜清洗次数为5d，进水COD浓度为1100mg/L，出水COD浓度为80mg/L，COD去除率达到93%；进水氨氮浓度为270mg/L，出水氨氮浓度为18mg/L，氨氮去除率达到93%。出水水质满足《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（GB21904－2008）中表2所规定的企业水污染物排放标准要求。