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基于反硝化除磷理论的A2N工艺，处理低碳氮比的城市污水时，具有良好的处理效果，适合低碳氮比的城市污水厂升级改造。将曝气生物滤池与A2N工艺结合形成的A2N/BAF工艺，经过小试、中试到示范工程的研究，适合城市用地紧张、低碳氮比的新建污水厂。本论文研究了A2N/BAF工艺中BAF反冲洗污泥回流处理方案及BAF曝气在线控制；针对BAF存在构造复杂、需要反冲洗、水头损失大、自控投资和要求高、难以适应旧有污水厂的升级改造，本论文利用纤维填料代替BAF作为A2N工艺的硝化单元，优化研究了A2N/纤维填料工艺的运行参数；最后在相同进水和停留时间前提下，对A2N/纤维填料工艺和A2O工艺处理效果进行比较研究。A2N/BAF工艺BAF反冲洗污泥回流处理方案试验结果表明：反冲洗污泥回流至缺氧池为宜；反冲洗污泥具有较强的缺氧吸磷能力，2h后吸磷量可达18mg/L。BAF曝气在线控制试验表明：一级BAF的DO探头最佳安装位置在滤料层高度为1.01.5m之间；当原水氨氮浓度在40mg/L（BAF进水浓度在29mg/L）以内时，DO探头装置所显示的DO在5.2mg/L以上，可保证出水氨氮≤5mg/L；二级BAF的DO探头最佳安装位置在填料层高度为1.2m以上；DO探头装置所显示的DO在6.0mg/L以上，可保证出水氨氮≤5mg/L。对A2N/纤维填料工艺的运行参数优化试验结果表明：纤维填料挂膜速度快，经过5d即可挂膜成功；二沉池污泥回流比为0.25时较为合适；污泥超越比为0.25时较为合适。A2N工艺和A2O工艺处理效果比较试验结果表明：处理低碳氮比的污水时，A2O工艺对COD和氨氮有较好去除，但对TN和TP去除效果较差；A2O工艺厌氧池反硝化现象严重，导致厌氧池释磷不彻底，影响TP的去除效果；A2O工艺缺氧池缺少碳源，反硝化效果较弱，影响TN的去除效果。而A2N工艺具有良好的效果，对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别为82%、97%、70%和98%，出水水质基本上可以达到一级A；缺氧池和好氧池均具有较强吸磷效果，平均吸磷量分别为9.5mg/L和6.04mg/L，二次吸磷保证出水的TP达标；好氧池具有较强硝化效果，氨氮平均去除量为7.15mg/L，可以有效地去除超越污泥中的氨氮。