伴随着我国经济的快速发展，我们生存所依赖的水环境受到的污染却日趋加剧，为了保护好我们的生存环境，对水污染的控制和治理已刻不容缓。目前，城镇污水处理技术相对成熟，厂矿企业排放的工业废水处理技术也有了长足的进步，但目前国内诸多工业园区，从不同企业流出的各种工业废水混合在一起排放，不仅污染物具有多样性，而且会产生复合污染，致使目前常用的处理工艺难以满足国家要求的达标排放，或处理成本太高，业主难以承受。本论文旨在开发一种处理效果好、运行费用低的处理工艺，能有效地去除工业园区内的含重金属有机物复合废水中的污染物。　　 本课题来源于“国家水体污染控制与治理科技重大专项”--“湘江水环境重金属污染整治关键技术研究与综合示范性课题”。本课题首先长时间详细地调查了湖南省某工业园区的外排水水质，确定了研究对象。研究了电絮凝作为预处理去除重金属、有机物的去除效率及其影响因素;研究了硅藻土吸附重金属的影响因素，吸附动力学和吸附等温线;对比研究了颗粒生物膜—膜生物反应器和普通的膜生物反应器对低浓度重金属、氨氮、总氮、有机物的去除效率，研究了两种不同反应器的膜通量、污泥颗粒和混合液黏度的不同;研究了电场—膜生物反应器的去除效果。本课题在该工业园区的综合污水处理厂内专门建立了一套中试装置，用于验证本课题研究的应用效果，同时这种平行试验已用于指导处理厂的日常运行管理。试验结果表明:　　 (1)电絮凝能有效地除去废水中的重金属，对模拟废水的Cu2+、Zn2+、pb2+去除效率可达到96.0％以上，对Cd2+的去除率能达到82.0％以上。研究了电絮凝工艺去除重金属的最佳条件，结果表明，初始pH值对去除效率有重要的影响，当pH达到6最佳值时，同时电流密度为6A/dm2，极板间距为3cm，电絮凝时间30min，则可达到较理想的处理效果。电絮凝对废水中的COD去除也卓有成效。试验证明，在pH值为7，电流密度为10A/dm2，电絮凝时间为30min时，可以达到75％以上的COD去除率，因此，电絮凝处理工艺作为综合废水的预处理是适当的。　　 (2)本课题研究了电絮凝除磷的可行性，试验证明，在设定的条件下磷的去除效率可以达到75％以上，因此，电絮凝能有效地去除废水中的磷。　　 (3)硅藻土能有效地吸附废水中的重金属，同时硅藻土的使用量对重金属废水的处理效果具有重要影响，试验室数据和中试结果都表明，在硅藻土投加量为8g/L时，当进水中Cu2+、Zn2+、pb2+、Cd2+浓度分别为5.0mg/L、5.0mg/L、2.0mg/L、0.2mg/L时，测定出水中的重金属浓度分别为0.73mg/L、1.40mg/L、0.17mg/L、0.07mg/L，即Cu2+、Zn2+、pb2+、Cd2+的去除率分别达到了85.38％、72.00％、91.70％和65.71％，去除效果显著，为后续的生物处理处理奠定了基础。　　 (4)影响硅藻土吸附效果的主要因素是pH值和进水中重金属浓度。pH值是影响硅藻土吸附效果的重要因素，实验表明，在酸性条件下吸附效果较差，在中性或弱碱性条件下效果较好，如:在pH值=6±0.2时，Cu2+、Zn2+、pb2+和Cd2+的去除率分别达到了90.00％、77.54％、94.07％和72.14％，但是进一步提高pH值对去除率的影响不大。吸附量随着重金属离子浓度的升高呈上升趋势变化。在重金属离子浓度超过1.0mmol/L后，吸附量则增加缓慢。　　 (5)硅藻土对Cu2+、Zn2+和Cd2+的吸附规律相近，数据显示:前30min吸附速率都很快，分别达到85.38％、78.77％和68.57％，基本接近吸附峰值;30min后，增幅开始变小。然而，硅藻土吸附pb2+体现了不同的变化规律，对pb2+的吸附速度非常迅速，在5min时，溶液中pd2+的去除率便达到81.48％，10min时吸附率为88.15％，基本接近饱和值。　　 (6)当硅藻土对Cu2+、Zn2+、Cd2+、pb2+四种金属离子吸附达到稳定平衡时，改性硅藻土对pb2+的吸附量明显大于对Cu2+、Zn2+、Cd2+的吸附。如在吸附时间为5min时，硅藻土对Cu2+、Zn2+、Cd2+、pb2四种重金属的吸附量分别为4.21、3.46、6.80和11.00mg/L，吸附量大小顺序是pb2+＞Cd2+＞Cu2+＞Zn2+。说明硅藻土吸附剂对重金属离子具有一定的选择性。　　 (7)研究了硅藻土吸附Cu2+、Zn2+、Cd2+、pb2+四种不同重金属的吸附等温线，并对其做了回归分析，Langmuir吸附等温线方程拟合的回归系数R2值大于0.94，而Freundlich吸附等温线模型拟合的R2值在0.78-0.81之间，显然Langmuir方程的拟合效果优于Freundlich方程的拟合效果。　　 (8)对比研究了颗粒生物膜—膜生物反应器和普通膜生物反应器的去除效果，两个反应器对重金属、COD、氨氮的去除效果都很明显，重金属、COD、氨氮的出水浓度都满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B的要求。但两种反应器对总氮的去除效率不高，其主要原因是处理系统采用了连续曝气的运行方式，抑制了反硝化菌的成长。　　 (9)本实验中，颗粒生物膜—膜生物反应器与普通的膜生物反应器相比，在去除重金属、COD、氨氮和总氮方面都有较好的去除效果，表明投加硅藻土可以强化去除有机物、重金属和氨氮的去除效果。　　 (10)投加硅藻土可以延缓膜通量的下降速度。投加硅藻土可以改善微生物的生存环境，使污泥浓度增长更快，污泥絮体平均粒径增大了77.37％，污泥黏度减小了41.18％，从而减缓了泥饼层的形成速度，并且使泥饼层变得较疏松、透水性好、可滤性强。因此，投加硅藻土可减缓过膜压力的增长，减轻膜污染，延长了膜组件的使用周期。　　 (11)电场—膜生物反应器对COD去除效果显著，去除率一直稳定在90.0％以上，改变电流密度对其影响不大。　　 (12)冲击负荷不会影响电场—膜生物反应器对氨氮的去除效率，表明该系统具有很强的自身调节能力。　　 (13)电流密度对TN去除率有较大的影响，电流密度从110mA到150mA，TN去除率逐步升高，最高去除效率达到83.8％;但当进一步增加电流密度时，TN去除率开始下降。另外，冲击负荷对TN去除率有一定的影响，系统进水中TN浓度从46mg/L上升到88mg/L，系统去除效果较好;但当TN浓度超过90mg/L后，系统去除率有所下降。　　 研究结果表明:电絮凝+电场膜生物反应器能有效地处理好工业园区综合废水的复合污染。