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面对日益严格的污水厂出水排放标准,提升出水水质迫在眉睫。在主要的污染物指标中,其他污染物可以通过生化或者化学手段去除,而总氮由于生化降解效率低且无法用化学药剂去除而成为水质状况提升的瓶颈。目前多数水厂进水水质的低C/N比限制了脱氮效果,同时广泛应用的活性污泥工艺也难以达到较高的脱氮效率,因此能够节省碳源的脱氮工艺对出水总氮的降低有重要意义。短程反硝化相比完全反硝化可节省40%碳源,而生物膜法相比活性污泥法有更高的生物量,因此本研究中将短程硝化和短程反硝化工艺应用于生物滤池中,为提升脱氮效率的手段提出参考。实验首先进行了硝化和反硝化滤池的启动,采用了粘土陶粒滤料和火山岩滤料两种滤料同时进行。粘土陶粒滤料的硝化和反硝化启动性能均优于火山岩,硝化启动用时16天,后期COD、氨氮去除率稳定在82%、80%左右;反硝化启动用时10天,COD、总氮去除率稳定在90%、82%左右。基于粘土陶粒滤料,研究了进水C/N比、气水比和水力负荷对实现短程硝化的影响:气水比为4时、进水C/N比的增大有利于亚硝态氮的积累;C/N为最大值3时出水中亚硝态氮含量最高,达到12.34mg/L;改变曝气量,令气水比维持在3:1有最好的短程硝化效果;水力负荷过大或过小都会引起出水亚硝态氮含量的下降,水力负荷为0.67m/h最宜,此时出水中亚硝态氮含量最大。实验还研究了进水中亚硝态氮比例、C/N比和水力负荷对粘土陶粒滤料反硝化脱氮效果的影响:100%亚硝态氮进水时粘土陶粒滤料平均总氮去除率最大高达98.9%,高于完全反硝化的85.9%;控制进水亚硝态氮比例为50%时,维持进水C/N比3以上才能使得出水总氮浓度达到一级A标准。水力负荷的增加使得出水中COD、总氮和硝态氮含量增加,亚硝态氮含量基本不变。短程硝化反硝化生物滤池串联运行后,短程硝化生物滤池可保持良好的短程硝化特性,出水平均亚硝态氮含量达到25.02mg/L;短程反硝化生物滤池在投加碳源使进水C/N分别为3情况下,出水总氮均值为12.73mg/L,达到一级A排放标准。实验建立了粘土陶粒滤料的氨氮降解动力学模型和反硝化脱氮动力学模型。硝化滤池的动力学参数反映了生物膜上亚硝化细菌降解氨氮的快慢,而粘土陶粒滤料的全程反硝化和短程反硝化反应过程均符合一级反应动力学方程。