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治理黑臭水体是当前改善水环境质量和打造城市宜居生活环境的主要任务之一。本研究以西安市沣西新城境内新河为研究对象,在对新河水质污染和处理特性综合分析评价的基础上,课题组提出了以渗墙+厌氧生物滤池+曝气生物滤池+人工湿地的组合处理工艺。本文主要对组合工艺中核心构筑物曝气生物滤池（BAF）的处理效能及影响因素进行实验室和现场试验研究,考察不同工况条件下BAF对有机物和氨氮的降解特性以及运行效果,并结合试验结果对BAF设计参数进行优化,主要研究成果如下:（1）通过对新河水体中常规污染物指标连续一年的监测,利用水体限制性污染因子分析、单因子指数法、改进内梅罗指数评价法及水质矩阵与权重分析法等综合评价体系,同时借住三维荧光、傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱等仪器分析手段,明确了新河黑臭水体的污染特征。结果表明:新河属于劣V类水体,SS、COD、NH3-N、TN、TP在评价中占较大比重,为重要污染因素;不同季节,新河黑臭水体的BOD5/CODCr均小于0.25,溶解性微生物代谢产物（SMP）和腐殖酸类物质占新河水体中荧光有机物总量的60%以上,傅里叶红外光谱的研究进一步表明,水中金属络合态腐殖质含量较大,说明新河黑臭水体中的有机物属于惰性有机物,难以被常规生物处理工艺降解。（2）采用人工接种的方式进行BAF挂膜启动。小试试验挂膜15天后,COD和NH3-N最大去除率分别达到68.2%和76.22%,且去除率稳定,镜检有钟虫、轮虫等指示性微生物出现,确定挂膜成功。探究水力负荷对处理效果的影响,确定最佳水力负荷为0.67 m3（/m2·h）,在此条件下调整气水比,得到最佳气水比为2:1。研究了BAF竖向沿程去除特性,结果表明,在90 cm滤床深度COD去除率已经达到45.62%,NH3-N的平均去除率仅为17.42%;而在90130 cm范围内,NH3-N的平均去除率达到81.78%。现场试验中,采用生活污水与新河河水混合接种挂膜启动,COD最大去除率为75.14%,NH3-N最大去除率达到99.42%。且镜检发现出水有钟虫、轮虫等指示性微生物出现,表明挂膜启动成功。运行期间COD平均去除率12.20%,最大去除率为33.22%。由于新河水质可生化性差,难降解COD占比较大,且运行时间较短,世代周期长的优势菌属尚未富集,表现为较低去除。NH3-N进水平均浓度为10.65 mg/L,出水平均浓度为2.47 mg/L,平均去除率81.54%,最大去除率为99.32%,且运行后期去除率稳定在90%以上,由于可生化降解的有机物较少,自养型硝化菌表现出较强的竞争优势,对NH3-N有较好的去除能力。（3）基于上述研究结果,对处理水量为1.5万m3/d的新河黑臭水体整治工程中曝气生物滤池的设计参数进行了优化,可为我国黑臭水体治理的可行性研究与工程设计以及污水厂提质增效提供借鉴。