东北老工业基地的水环境污染已呈积重难返之势,水环境中的石化废水和城市污水分别以其污染程度和污染物排放数量成为水环境污染中的两大公害。针对东北冬季水温低(<15℃)、水处理难度大的特点,从分析污水中特征污染物的角度入手,探讨了低温工程菌筛选与构建策略,分析了工程菌固定化载体的选择原则,并通过试验研究推导总结出可用于指导实际应用的生物质载体—菌丝球的生产与固定工程菌方法和参数,提出一种更为廉价高效的寒冷地区污水生物强化处理技术,以期为改善东北老工业基地水环境污染奠定基础。以污水中有机污染物的含量多少、对COD贡献大小和可生物降解性能为筛选原则,采用理化和GC-MS分析手段,确定石化废水中的特征污染物分别为石油烃类、苯胺类、苯酚类和显色有机物。针对特征污染物筛选出372株低温工程菌,并对其中44株高效菌进行了鉴定。将44株高效菌和29株库存菌种进行生态位组合构建,通过菌源重组、生态位分离和自适应的构建策略,得到了功能菌群C1、C2和C3。对构建的工程菌群进行了固定化研究,开发出了性能优良的生物质载体—菌丝球和生物亲和悬浮载体。经小试试验表明,两种填料均可以达到固定化目的,固定工程菌的反应器对污染物保持了较高的去除率。为进一步获得生物强化技术处理石化废水的设计和运行参数,论文对石化废水进行了中试研究。将构建并固定的工程菌群的生物填料投入二级A/O反应器,使反应器在低温条件下运行,研究二级A/O工艺对COD、NH4+-N、苯胺、苯酚、色度等的去除效果。结果显示,在HRT为17.5h、进水COD 504.11mg/L、进水NH4+-N 13.25mg/L的情况下,出水COD和NH4+-N分别为84.26mg/L和11.77mg/L。同时对中试装置出水的GC-MS分析表明,有机物的种类由未强化时的68种减少到了强化后的31种,出水的绝对石油烃含量、苯系物含量较未强化前都大幅度下降。为了探讨生物强化技术在污水厂低温启动中的应用效果,将构建的生物强化制剂投入哈尔滨太平污水厂A/O池,进行污水厂的低温快速启动,结果表明,采取活化菌液、生物菌剂与生物污泥共同投加的方式,在气温低于10℃、水温低于14℃的条件下,采用先异步后同步的复合培菌方法,有效克服了低温、低负荷、贫营养、水量波动等不利因素的影响,在进水COD、NH4+-N和SS平均浓度分别为210mg/L、37.4mg/L和218mg/L的条件下,出水水质分别