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21世纪初,我国开始发展高温煤焦油加氢技术,以此缓解我国能源需求压力。但是高温煤焦油加氢废水的排放无法达到国家标准,制约着该技术的发展,高温煤焦油加氢废水的处理问题亟待解决。本文以模拟高温煤焦油加氢废水作为研究对象,进行改良生物增浓-多级AO系统组合工艺处理研究,着重考察COD、挥发酚及氨氮的处理性能,旨在深入探究其主要影响因素及最佳处理条件。本研究从经济高效的角度出发,选用生物填料替代粉末活性炭改良生物增浓工艺,达到提高生物增浓系统内污泥浓度的目的,创造高污泥浓度、较长污泥龄以及低溶解氧的处理环境,为世代周期长的微生物和同步硝化反硝化作用创造条件。针对高温煤焦油加氢废水特性,采用多点进水的方式提高多级AO的脱氮性能。先以实际生活污水启动系统,当系统内活性污泥达到一定数量,再加入废水进行驯化,缩短了污泥培养的时间。驯化期间COD、挥发酚、氨氮进水浓度分别为111.6~772mg/L、48.9~121mg/L、57.37~127.89mg/L,改良生物增浓系统COD、挥发酚、氨氮出水浓度分别是91.63mg/L、4.65mg/L、9.68mg/L,去除率均达到80%、95.02%、86.88%,多级AO系统COD、挥发酚、氨氮出水浓度分别是126.83mg/L、5.23mg/L、3.89mg/L,去除率分别是80%、94.34%、94.89%。驯化完成且稳定运行时,利用高通量测序对改良生物增浓系统、多级AO系统内种群结构进行了对比分析。研究表明,Proteobacteria、Bacteroidetes和Firmicutes是两个系统中最主要的优势菌门,除此之外,Verrucomicrobia在改良生物增浓系统占据优势;多级AO系统在Haliangium、Nannocystis、Dokdonella、Brachymonas、Paludibacter、Trichococcus等细菌的共同作用下实现硝化反硝化脱氮作用。连续运行阶段,本课题考察了不同水力停留时间(HRT)、混合液回流比及污泥回流比对改良生物增浓系统处理效能的影响。研究表明:COD、挥发酚、氨氮进水浓度分别是1100~1300mg/L、211~300mg/L、150~210mg/L,HRT=36h,混合液回流比为200%,污泥回流比为75%的试验条件下,改良生物增浓系统处理性能最佳,COD、挥发酚及氨氮的平均出水浓度为345.66mg/L、10.46mg/L、87.97mg/L,平均去除率为71.15%、96.1%、56.03%。研究发现,改良生物增浓系统极大限度的降低了COD和挥发酚浓度,提高了废水的生化性,为后续脱氮过程创造了良好的处理条件。进一步探究了不同HRT、进水比例及污泥回流比对多级AO系统脱氮性能的影响。在HRT=36h,进水比例为1.3:1:0.7,污泥回流比为75%的条件下,多级AO系统脱氮效果最佳,平均出水浓度为14.21mg/L,平均去除率达到86.73%。