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现行的污水处理工艺存在有机负荷较低,脱氮效果不稳定等问题,分段进水A/O工艺近年来得到国内外学者的广泛关注。本研究将分段进水A/O工艺与生物流化床相结合,使得该工艺具有稳定的脱氮效能、系统污泥浓度较大、无需外加碳源、无需硝化液回流以及抗冲击负荷能力强等特点。研究过程采用理论分析、试验验证及模型建立等方法,深入探讨了流化床分段进水A/O工艺的脱氮效能,同时通过调整系统运行参数提高处理效果,该工艺高效低耗且反应器构造简单,使其适宜应用到污水深度脱氮领域及现有污水处理厂的升级改建。通过理论分析对流化床分段进水A/O工艺流量分配法进行了研究,包括碳氮比分配法和负荷相等分配法,分别从满足完全反硝化和满足完全硝化为出发点对系统流量进行分配,并推导出最佳分流系数公式,最后通过两种分配法适用条件的对比,本研究采用碳氮比分配法更为适宜。通过充氧性试验确定了试验初期填料填充率,当填料填充率为40%时系统氧转移效果最好。完成了反应器的启动,启动阶段该工艺对有机物和氮的去除效果均较好。研究了系统运行参数对脱氮效果的影响,包括C/N比、HRT、污泥回流比、缺氧区好氧区容积比例、填料填充率及溶解氧浓度。结果表明:C/N比越高,TN去除率越大,但C/N比高于8以后,增大趋势逐渐变缓;当HRT大于8h后,系统脱氮效能提高不大,为使系统高效运行,采用HRT为8h;尽量扩大缺氧区所占容积可以增强系统反硝化性能,从而提高TN去除率;污泥回流比对于系统脱氮效能的影响并不显著,从节能低碳的角度考虑,50%的回流比较为合适;综合运行效果和成本考虑,系统采用40%投加量比较合适;随DO浓度的升高,TN去除效率先增加后减小,DO浓度为1.5mg/L时,ITN去除效果最好,实际操作过程采用DO浓度为1.5mg/L比较合适。试验过程在反应器好氧区出现了明显的氮亏现象,研究了好氧区同步硝化反硝化过程、不同DO浓度下四段好氧区内SND率、好氧区同步硝化反硝化发生机理以及好氧区同步硝化反硝化动力学。试验结果表明反应器好氧区氮的总流失量大于微生物同化作用每天消耗的氮量,结果表明低DO有利于系统SND的顺利进行,不同好氧段内SND率有较大差别,前端效果较好,基于经典活性污泥法动力学模型,推导了同步硝化反硝化动力学模型。本课题研究表明,生物流化床分段进水A/O工艺是一种节能、高效、稳定的污水脱氮工艺,好氧区内发生同步硝化反硝化脱氮,可将其运用于新建和改造污水处理厂中,并通过调节各运行参数以实现系统的最佳工况。