随着工业的迅速发展,工业废水排水量日渐增多。工业废水中有机污染物浓度高,同时含有大量的水体富营养化物质(氨氮)使其对生态环境有很大的危害性,因此开发一种高效廉价的高氨氮高有机负荷工业污水处理工艺成为了亟待解决的难题。本文拟采用填料式F-CASS组合工艺对模拟高氨氮高有机负荷工业废水进行试验研究,在发挥F-CASS运行稳定及膜组件(无纺布)价格低廉等优点的同时,采用投加填料的方式来强化其生物处理效能。试验通过填料式F-CASS反应器系统的启动与运行,对模拟废水中的CODCr和氨氮等污染物的去除效能进行研究分析并考察了系统的最佳运行工况,同时对反应器内的生物群落监测分析,探究其生物群落构成以及分布规律。采用接种污泥培养法对填料式F-CASS反应器内活性污泥进行培养驯化,经过24天,反应器系统进入稳定运行阶段,CODCr由进水的850mg/L降低到15mg/L, CODCr去除率达到98.2%;氨氮由进水的80mg/L降低到18mg/L,氨氮去除率达到77.5%。对于填料式F-CASS工艺发生的丝状菌污泥膨胀工况,采用投加0.5μL/L的30%过氧化氢溶液的方式有效的杀灭了反应器内的丝状菌,同时加入90mg/L的聚合氯化铝以增加污泥的沉降性能,达到快速控制污泥膨胀的目的,经7天反应器系统恢复正常运行。考察了水力停留时间、曝气时间和排水比等影响因素对填料式F-CASS工艺对高氨氮高有机负荷工业废水去除效能的影响规律。随着水力停留时间的增大CODCr去除效率逐渐增强,在水力停留时间8h时系统对氨氮的去除效果最佳;CODCr和氨氮的去除率随曝气时间的长短成正比,但曝气时间为4h与5h时,去除率差异较小;通过对排水比考察表明,反应器去除效能随着排水比的增大而减小;通过中心组合试验以及响应曲面分析的方法得出反应器系统最佳运行工况为曝气时间4h、排水比1:3以及水力停留时间为8h,此时,CODCr、氨氮、总氮和总磷由进水的823.56mg/L、79.02mg/L、84.03mg/L和 6.07mg/L 降至 9.82mg/L、14.63mg/L、19.21mg/L 和 0.70mg/L,去除率分别高达 98.79%、81.69%、77.14%和 88.56%。分别对填料内污泥以及主反应区污泥进行生物群落检测,结果表明:反应器内活性污泥的群落丰富度高于填料内活性污泥的群落丰富度;反应器内活性污泥的优势菌种是硝化菌而填料内的优势菌种为反硝化菌;填料上污泥群落分布结构为填料表面附着硝化菌,填料内部主要为反硝化菌,整个填料形成了一个表面好氧内部厌氧的环境,这对氨氮的去除起到关键性作用;填料内部长期处于厌氧状态因而培养出部分反硝化聚磷菌,这对磷的去除起到增强的作用。