2019年全国槟榔产业年产值超过400亿元,且逐年呈上升趋势,槟榔深加工已成为湖南湘潭经济支柱产业。由于槟榔废水具有出水温度高、有机物浓度大、生化性较差的特点,且现有的处理工艺方法运行成本高、系统稳定性差,处理难度大,严重限制了槟榔加工行业的发展。本研究以某槟榔厂实际生产废水为研究对象,先通过研究预处理工艺及其优化条件后,探讨了兼氧/厌氧/好氧三种生物法对预处理后废水的优化处理条件,在此基础上,形成了倒置A~2/O组合工艺,借助GC-MS和宏基因组高通量测序方法,对组合工艺处理过程中有机成分和生物菌群的转变进行了解析,并进一步研究了这个组合工艺在实际槟榔废水处理工程项目中的应用,获得了以下的研究结果。(1)污泥絮凝吸附+混凝沉淀法能较好地处理槟榔废水,其COD和色度的去除率分别达到74.1%和96.8%,优于上述单独的两种预处理方法。(2)针对预处理后的槟榔废水,兼氧、厌氧和好氧三种生物法都能获得较好的处理效果,在最优条件下,兼氧生物法的COD和氨氮去除率分别达到56.24%和44.81%,而好氧和厌氧生物法的COD去除率分别为52.25%和33.39%。根据GC-MS分析结果,槟榔废水中主要污染物为苯酚类化合物,占比70%;兼氧、厌氧和好氧三种生物法均能有效降解该类污染物,它们的降解速率表现为:好氧优于兼氧和厌氧。(3)倒置A~2/O组合处理工艺中,兼氧、厌氧和好氧生物系统内的优势菌种类相同,但相对丰度占比有较大差异,其中能有效降解废水中芳香族类化合物的变形菌门Proteobacteria相对丰度占比分别为50.86%、22.37%和40.2%,通过属水平进一步确定了变形菌门Proteobacteria内发挥重要作用的为黄单胞菌目Povalibacter属。(4)根据上述实验研究结果,采用“污泥絮凝吸附+混凝沉淀+倒置A~2/O”工艺,设计了一个30m~3/d的槟榔废水实际工程,当进水COD浓度在9000mg/L左右,整个工程处理后出水COD和氨氮的去除率分别为96%和97%,达到设计要求。