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油页岩干馏废水含污染物种类繁多、成分复杂、浓度较高,是目前世界公认的难处理有机废水。常用的物化法、化学法和生物法等处理方法,因其处理成本较高、出水水质不稳定、难达标等缺点,使得环境问题成为制约油页岩开发和利用的重要因素。故选择合理的处理技术并对其进行优化,以较低的成本、较高的处理效果使得废水达标排放是油页岩干馏废水处理的关键所在。通过在普通A/O-MBR的好氧池中膜组件两侧加入铁极板,构建一种电化学强化A/O-MBR,利用电化学、生物处理和膜分离的共同作用处理油页岩干馏废水,并建立普通A/O-MBR的对比系统。鉴于油页岩干馏废水含有高浓度有机物、氨氮,且其碳氮比和生化性均较低,采用逐步提高进水油页岩干馏废水比例的方法进行污泥驯化,考察驯化期反应器中的污泥浓度、污泥沉降性能、生物相,COD、氨氮、总氮的去除率,细菌种群以及跨膜压差和Zeta电位的情况,对比普通A/O-MBR和电化学强化A/O-MBR在污泥特性、污染物去除特性、微生物种群变化和膜污染方面的不同,并探讨温度、曝气量和回流比对油页岩干馏废水中COD、氨氮和总氮等污染物去除效果的影响,实现对油页岩干馏废水的高效处理并减缓膜污染。进行了加入油页岩干馏废水分别为0、5%、15%、30%、50%的驯化试验,试验结果表明,驯化至30%阶段时,在普通A/O-MBR和电化学A/O-MBR中MLSS最后稳定在 3070.5mg/L 和 4535mg/L,MLVSS 分别为 2679.5mg/L 和 3243mg/L,电化学 A/O-MBR中污泥浓度高于普通A/O-MBR。镜检发现反应器中的原、后生动物以钟虫等固着型纤毛虫为主,少量游泳型纤毛虫、轮虫和线虫。与普通A/O-MBR系统相比,电化学A/O-MBR中污泥结构更紧密,呈团状聚集,许多污泥以铁离子的氢氧化物为核心,并且紧密地连接成整体,形成较大的菌胶团。两反应器对COD、氨氮、TN等污染物的去除率较高;普通A/O-MBR和电化学A/O-MBR系统对COD去除率分别为70.85%和74.16%,对氨氮去除率分别为84.26%和97.14%,对TN去除率分别为68.94%和71.17%,表明电化学A/O-MBR系统对污染物的处理效能强于普通A/O-MBR。由此可见电场和铁离子能刺激A/O-MBR中微生物生长,电凝聚对污染物的去除有促进作用。PCR高通量测序试验结果表明,整个驯化阶段各反应池的优势菌种主要有Candidate_division_TM7、Chryseobacterium、Acinetobacter、Brevundimonas、Comamonadaceae等有机物降解菌,Flavobacterium、Enterobacteriaceae、Hydrogenophaga、Lactococcus、Paracoccus和Thauera等异养脱氮菌,而自养型硝化细菌未能在系统内占据优势地位。对比普通A/O-MBR,电化学A/O-MBR的生物多样性指标较高,且发现了与铁代谢相关的Fusibacter、Clostridium和Enterococcus,以及有电化学活性的Ferruginibacter等特有的微生物。对两套系统的膜污染研究表明,当普通A/O-MBR中膜组件的TMP达到设定的临界值0.04MPa时,电化学A/O-MBR中膜组件的TMP平均低0.0181MPa;电化学A/O-MBR中Zeta电位平均比普通A/O-MBR中高5.451mV。说明电场和电凝聚能减缓膜污染。通过温度、曝气量和回流比变量对反应器污染物去除效果的研究结果表明:18℃时普通A/O-MBR对COD、氨氮和总氮的去除率分别为71.25%、73.16%和54.40%,电化学A/O-MBR对COD、氨氮和总氮的去除率分别为87.24%、99.85%和63.49%,说明电化学A/O-MBR在较低温度时的处理效果强于普通A/O-MBR。曝气量为0.2m3/h时处理效果最佳,普通A/O-MBR对COD、氨氮以及TN的去除率分别为66.40%、94.15%和68.94%,电化学A/O-MBR对COD、氨氮以及TN的去除率分别为67.30%、98.26%和71.17%。回流比为200%时处理效果最佳,普通A/O-MBR对COD、氨氮和总氮的去除率分别为81.20%、95.46%和70.70%,电化学A/O-MBR对COD、氨氮和总氮的去除率分别为 82.10%、99.40%和 72.73%。研究表明,电化学A/O-MBR作为一种新型的集生物-电化学-膜过滤为一体的新型废水处理系统,能提高普通A/O-MBR的处理效率,减缓膜污染,对油页岩干馏废水的处理效果良好,具有良好的发展前景。