表面处理工业园区采用物化和生化结合工艺对废水分类收集处理,然而此工艺存在低浓度重金属长期暴露造成生物处理出水不能稳定达标的问题。针对此问题本课题采用水解/缺氧/好氧-膜生物处理装置（H/A/O-MBR）,以电镀废水中的Pb2+、Cu2+和纳米Cu O（n-Cu O）作为研究对象,聚焦现有研究中低浓度重金属的累积毒性被低估,对重金属的迁移与转化研究不全面,重金属对膜污染的影响缺乏理论支持,针对复合污染的生物强化方法缺失等问题,从重金属对系统效能的长期影响、膜污染机制、生物强化层面展开了研究。首先考察了H/A/O-MBR对模拟电镀废水中特征污染物的降解,其中邻苯甲酰磺酰亚胺钠（光亮剂）的降解率最高,之后依次为十二烷基苯磺酸钠（表面活性剂）、辛基酚聚氧乙烯醚（乳化剂）、石蜡（油脂）,降解产物主要是烷烃和邻苯二甲酸酯。在三组平行H/A/O-MBR中分别探究了2 mg/L和6 mg/L Pb2+、1 mg/L和3 mg/L Cu2+、3 mg/L和10 mg/L n-Cu O的长期毒性影响（每个浓度暴露75 d）。低浓度Pb2+、Cu2+和n-Cu O的长期胁迫均分别造成系统COD、NH4+-N和TN去除效能的下降,对异养菌、硝化菌和反硝化菌活性的抑制也不断增强,其中硝化菌的耐受性最弱。绝大多数Pb、Cu和n-Cu O被截留在污泥中。Pb和Cu通过胞外吸附、胞内富集、化学沉淀作用在污泥中富集而去除,化学沉淀作用随着重金属富集量的升高逐渐占据优势,而胞外吸附和胞内富集作用随着吸附位点的饱和以及微生物活性降低逐渐减弱。n-Cu O通过聚集沉淀和生物吸附作用被去除,聚集沉淀作用随着n-Cu O富集量的上升不断增强。污泥中的Pb主要以残渣态和可还原态存在,Cu主要以残渣态和可氧化态存在,污泥中Pb和Cu的生物有效性不断增强。微生物受到Pb2+、Cu2+和n-Cu O胁迫后细胞分泌更多的胞外聚合物（EPSs）与金属离子和纳米颗粒结合,EPSs与细胞表面的结合强度被削弱,部分紧密结合EPSs（TB-EPSs）转化为松散结合EPSs（LB-EPSs）,EPSs的蛋白/多糖（PN/PS）比值升高,后期Pb2+和Cu2+抑制EPSs的生成。蛋白质抵御重金属和纳米颗粒毒性的作用强于多糖,其肽链结构发生改变。EPSs参与Pb2+和n-Cu O吸附的官能团有羧基、磷酸基、羟基和氨基,参与Cu2+吸附的有羧基、羟基和氨基,细胞膜成分构象变化导致细胞膜破裂。随后以Pb2+为例探究了重金属离子对H/A/O-MBR膜污染的影响。低浓度Pb2+长期暴露后膜污染速度先加快后减缓。污泥上清液中溶解性和胶体性有机物（SCFs）的多糖和蛋白质含量增加,中、低分子量SCFs的增加加速了膜孔堵塞速率,膜孔堵塞机制符合标准堵塞。LB-EPSs的浓度与PN/PS的下降导致污泥疏水性变弱,聚集能力增强,滤饼层污染减缓。提高进水Pb2+浓度后膜污染速度持续加快。高分子量SCFs的增加促进了凝胶层的形成,减轻了膜孔堵塞,膜孔堵塞机制符合滤饼过滤。LB-EPSs的浓度与PN/PS的升高导致污泥絮体疏水性变强,聚集能力减弱,加剧滤饼层污染。最后对受到n-Cu O胁迫的H/A/O-MBR进行了生物强化研究。从电镀废水处理厂的活性污泥中筛选出耐受Cu2+和降解有机物能力强的菌株5株,L1～L5对Cu2+的吸附符合伪二级动力学和Langmuir等温线模型,具有细胞表面单层快速束缚特征。L2～L4的Cu2+吸附性能强于L1和L5,其Cu2+最大吸附容量分别为34.15 mg/g、45.68 mg/g和26.72 mg/g。L2～L4的有机物降解性能随着p H值的上升而提高,受有机底物浓度影响较小,其对有机物的去除率达到70%以上。L2～L4基因序列鉴定结果依次为Enterobacteria sp.、Meyerozyma guilliermondii和Rhodotorula mucilaginosa。将L2～L4等比例混合构建菌群,在H/A/O-MBR中进行一次接种和重复接种的生物强化效果均可持续,COD平均去除率分别提高了5.7%和12.9%。重复接种体系对复合污染的去除效果更好,可将出水COD浓度降低到排放标准以下。重复接种促进了群落中真菌的多样性和均匀度以及细菌的多样性提升,L2～L4成为优势菌群并促进土著微生物的群落演替,二者协同提升了系统效能。菌剂中L3和L4的最佳复配比为1:2.03。