制药废水作为工业废水处理领域的一项难题,特点是水质成分复杂、水质水量变化大、含有大量的难降解有机污染物,这些有机成分大多具有生物抑制性。制药废水的已有研究大多关注于整体废水的处理或物质机理方面的研究,针对典型污染物的深度消减技术研究较少。本课题主要针对制药废水中的典型难降解有机物吲哚和萘,将生物强化技术与运行高效、低成本的污水处理工艺相结合,以期实现对目标污染物的有效去除。本研究首先利用生物强化技术中的共代谢作用培养驯化活性污泥,将驯化后的有效降解菌群混合培养,投放于两种小试反应器中,即移动床生物膜反应器(MBBR)与污泥全回流工艺反应器(STR)。优化反应器工艺参数,对比分析系统稳定运行条件下的污染物去除效能,研究有机污染物联合冲击负荷下系统对目标污染物的处理效能、系统微生物的变化情况,从而构建适合优势菌群生长繁殖、抗冲击负荷能力强的工艺系统。为使微生物在实际环境中仍保持较高的活性与降解能力,在微生物筛选或培养过程中设定污染物浓度高于实际环境中的浓度。根据课题项目报告分析,选取废水中含量较高的吲哚、萘这两种难降解有机物做目标污染物,分别培养驯化出具有特异性降解效能的优势菌群,最终得到的活性污泥可仅以吲哚或萘为唯一碳源生存,可处理浓度最高值分别为200mg/L、60mg/L,降解效率分别为99%、95%。两系统最佳工艺参数:HRT为8h,曝气量为0.12m3/h,温度在25±1℃时比20±2℃时效果更优。稳定运行时期,MBBR系统的COD、氨氮平均去除率分别为93.47%和73.34%,明显高于STR系统88.85%和69%的去除效果,出水中两种目标污染物浓度均低于检测限。有机污染物联合冲击试验中,利用气相色谱检测出水中目标污染物的含量,随着进水中吲哚、萘浓度的不断提升,出水杂峰数量逐渐增多;在冲击负荷试验的第四阶段,STR系统出水中残余的萘浓度超过了0.1mg/L的目标值,MBBR系统的COD与氨氮的平均去除效果优于STR系统。优势菌群在反应器中对吲哚和萘具有很高的降解能力,系统中活性污泥浓度并没有随着难降解有毒有机物浓度的提高而下降,但系统污泥活性呈现下降趋势。显微镜镜检发现,MBBR系统微生物活性高,钟虫、楯纤虫和轮虫的存在标志着废水处理效果好、污泥稳定成熟、微生物种类丰富。有机物首先被微生物吸附,进而降解。在难降解有机物的冲击下,微生物表面分泌的EPS量增加,MBBR系统微生物膜的EPS增加量相对较少。通过高通量测序,对比分析两反应器在复杂进水水质条件下优势微生物的存在状况,结果表明,原驯化得到的优势菌属在两反应器中仍占有重要比例,并且产生了适应反应器环境并具有抗性的新的菌属。