畜禽养殖业在提供肉奶蛋等产品的同时所带来的污染问题不容小觑。为探究高有机物、高氨氮养猪废水的处理及其带来的抗生素污染问题的解决办法,本研究以模拟养猪废水为研究对象,研发EGSB-两级A/O生物膜反应器,对组合工艺进行启动与运行试验研究,探讨影响因素试验、不同填料挂膜试验、抗生素试验等并对与其相关污泥特性进行了探究分析。通过组合工艺连续运行启动试验。EGSB中颗粒污泥粒径有一定增长,成功适应了进水浓度约12195 mg/L的有机负荷,最高容积负荷可达46.36 kg COD/（m~3·d）,COD去除率约85.33%,氨氮、总磷的去除效果与其他厌氧工艺相似,除微生物自身同化作用外无明显去除效果。两级A/O工艺中的悬浮填料历时35天完成挂膜,反应器中微生物得到了留存,生物量明显增多,其对COD、氨氮的去除率分别为78%、72.85%,组合工艺可以满足此类养猪废水的处理要求。通过反应器运行参数及不同填料效果研究,探讨EGSB反应器的水力停留时间、回流比等运行参数。在水力停留时间为8 h,回流比8:1时,EGSB反应器具有较好的处理效果及运行效率,此运行条件在满足畜禽养殖业污染物排放标准的前提下,可节省运行成本及造价。同时选用另两种填料探究了不同填料的挂膜成果及除污染效果。填料A历时22天完成挂膜,COD去除效果约84.38%,出水浓度约334.72 mg/L,对氨氮的去除率约91.86%,出水浓度约16.38 mg/L。填料B历时21天完成挂膜,COD去除效果约85.82%,出水浓度约350.80 mg/L,对氨氮的去除率约为87.37%,出水浓度为37.62 mg/L。相较而言,填料B的挂膜效果更好,污泥量更为丰富。试验研究了系统在高氨氮浓度下的变化及运行效果。在高氨氮环境下,EGSB反应器去除有机污染物受到一定影响,当进水氨氮浓度达到800 mg/L时,COD的去除效果下降至约70%,这表明氨氮浓度的升高增强了对有机物去除效果的抑制。接续EGSB出水的两级A/O生物膜工艺在氨氮浓度达到750 mg/L时,去除率持续下降,受限于条件、环境等因素,氨氮负荷超过系统所能承受的限度,大量的游离氨产生了毒害作用,反应器出水氨氮浓度无法稳定满足制定的相关排放标准。在对两级A/O工艺调整了溶解氧、p H等运行参数后,反应器中出现亚硝酸盐氮积聚,硝酸盐氮降低的现象,可能存在一定的短程硝化现象。试验探究了加入磺胺二甲氧嘧啶后系统的变化及处理效果。加入1000μg/L的SDM后,EGSB-两级A/O生物膜工艺的正常运行均受到不同程度影响。EGSB反应器对该抗生素的处理效果下降至约40.4%,出水浓度约596μg/L。在SDM影响下EGSB对COD的去除效果下降至60.84%。两级A/O生物膜工艺对SDM的处理效果也随着时间的增加逐渐呈现下降趋势,最终去除效果约31.34%,出水浓度约409.2μg/L,此条件下其对COD、氨氮去除率分别为60.62%、59.95%。污染物出水浓度无法稳定满足对畜禽养殖业污染物所要求的排放标准,后续需考虑加入深度处理工艺。试验探究了颗粒污泥和生物膜污泥的相关特性。通过扫描电镜技术观察到颗粒污泥中含有大量球状菌、短杆菌等微生物,其相互堆叠形成致密的颗粒结构,空隙便于废水传质和排出气体。生物膜污泥中含有丝状菌、杆状菌等,其共同构成网架结构,黏附形成生物膜组织,杆状菌群是硝化反硝化的主要菌群。通过高通量测序手段探究污泥微生物种群丰富度及多样性。Alpha多样性指标显示加入SDM后微生物种群丰富度与多样性均受到了影响,这导致了污染物去除效果降低。系统中包含Proteobacteria、Synergistetes、Chloroflexi、Bacteroidetes、Firmicutes、Actinobacteria、Nitrospirae等,这些微生物协同去除污染物,应对较高有机负荷,同时促进污泥絮凝,维持颗粒污泥及生物膜污泥空间结构。