苯甲酸(Benzoic acid,BA)和邻苯二甲酸(Phthalic acid,PA)作为难降解有机物质,也是许多芳香族化合物生物降解的中间产物。因为苯甲酸及其钠盐可以抑制多种微生物体内的呼吸酶的活性,所以被广泛使用在工业生产当中,如食品的抑菌剂和染印的媒染剂等,导致苯甲酸及苯甲酸钠已成为常见的环境污染物。同样,邻苯二甲酸也因为常用作生产邻苯二甲酸酯类(PAEs),所以必然也是工业废水中主要的污染物。同时,氨氮和硝酸氮作为生活污水和部分工业污水的常见污染物,不仅是造成严重的水体富营养化的重要原因,而且氨氮在水体中经过硝化作用会产生亚硝酸盐和硝酸盐,对水体中的动物造成伤害。因此采用有效的处理方法处理苯甲酸、邻苯二甲酸和氨氮,加速其在污水中的降解速度,以避免对生态环境产生危害具有重要的实际意义。目前对于降解有毒难降解物质BA和PA最经济有效的方法是好氧生物降解法,而对于氨氮处理的硝化反硝化反应则分别需要在好氧与缺氧环境中进行。目前对于这几种物质的处理方式还较单一,所以很难在同一个体系中同时去除这三种污染物,这些限制的条件,促使我们开发新的生物反应器,可以实现同时处理含有难降解有机物与氨氮的废水。本实验利用改进后的垂直直流生物膜反应器,通过控制溶解氧,实现在同一个体系中既有缺氧条件,又有好氧条件,实现同时去除含有难降解有机物与氨氮的废水。此外,利用不同污染物降解顺序的策略,即根据实验研究与反应机理,BA和PA的双加氧反应既可以为氨氮硝化产生的硝酸盐或亚硝酸盐反硝化提供碳源也创造了体系中缺氧的环境,因此应该将难降解有机物在硝化完成后加入到反应器中,使得生物膜反应器能最优化处理这些物质。结果如下:(1)通过改良垂直折流式内循环生物膜反应器(VBBR),可控制表面溶解氧为2.0~4.0mg/L,并且在反应器内实现了需氧的双加氧反应和硝化反应以及缺氧的反硝化反应在同一反应体系中的进行。(2)通过BA单独降解与BA与氨氮同时反应的对比实验中,氨氮可提高生物活性对双加氧反应稍有促进。在好氧与缺氧的BA单独降解对比与加入了硝酸钠进行对照实验中,当反应器中持续好氧状态时不利于反硝化的进行,硝酸盐得不到降解且对双加氧反应也稍有抑制。而在缺氧条件下,虽然反硝化反应条件满足得以顺利完成,但BA降解过于缓慢。(3)在初步试验中投加所有目标污染物除了有机物BA可去除,氨氮与硝酸氮都不能得到有效的去除。继而通过对双加氧反应过程中的DO变化测定,为与反硝化反应结合提供数据理论基础,在不用人工调试的情况下能使反应器出现持续缺氧状态的反应条件。(4)通过调整使双加氧反应与反硝化反应结合的策略,保证硝化反应需要溶解氧的条件满足,使得20mg/L的氨氮,100mg/L的BA都得以在10小时内去除,并经计算符合N平衡。(5)在进一步研究双加氧反应与硝化反硝化反应的最佳混合时间的实验中,选取两者混合时间点分别为0h,3h,5h,得出3h混合的处理效果整体大于0h,而5h混合的处理效果为最佳时间点,能比3h优化,使得所有污染物质基本完全有效去除。