为提高城镇污水处理厂出水水质,控制水体富营养化,本文采用曝气生物滤池和硫磺/磁黄铁矿自养反硝化滤池的组合工艺对二沉池尾水中进行深度脱氮除磷处理研究。主要考察了组合反应器的启动特性,考察不同进水氮浓度和温度对体系脱氮效率的影响,并结合高通量测序研究系统内微生物特征,分析N、P的转化过程,同时考察了组合工艺的抗冲击负荷能力,并通过处理实际二沉池尾水以进一步考察该技术的实用性,主要研究成果如下:(1)当反应器进水TN小于25mg/L时:曝气生物滤池能够将NH₄⁺-N彻底转换为NO₃^--N,NH₄⁺-N去除率在95%以上;同时硫自养反硝化滤池内,出水NO₃^--N浓度均在0.04 mg/L左右,脱氮效率较高,最大NO₃^--N去除负荷为0.098kg/(m~3?d)。当初始PO₄^3-浓度为0.5mg/L时,曝气生物滤池和硫自养反硝化滤池对TP的去除率分别为23%和92%。该工艺在实际污水处理阶段也表现出较好的N、P去除效果。(2)相比于单质硫自养反硝化脱氮,复合硫基质反硝化脱氮可有效减少SO₄^2-生成量,同等NO₃^--N去除量条件下,SO₄^2-生成量平均降低36%。同时,复合硫基质可稳定维持反应器内p H在6.27-7.13之间,适宜脱氮硫杆菌生长,无需外加碱度。(3)组合工艺具有良好的抗氮冲击负荷性能,反应器可去除的最大NO₃^--N量为35mg/L。温度对反应器脱氮除磷效果影响较大。当温度从30℃下降到10℃时,曝气生物滤池内,NH₄⁺-N去除率从94.57%下降到57%。硫自养反硝化滤池内,NO₃^--N去除率从98.71%下降到49.73%,PO₄^3-的去除率从91.26%下降至57.22%。低温温度导致微生物活性降低,从而引起组合工艺的硝化速率、反硝化速率和除磷性能下降。(4)微生物学分析表明:曝气生物滤池内Proteobacteria为主导菌门,占比33.21%,对生物硝化和污染物降解起主要作用,在属水平上涉及到的脱氮微生物主要有硝化螺旋菌属Nitrospira可将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。硫自养反硝化滤池内起主要脱氮作用的菌群为脱氮硫杆菌属Thiobacillus、硫单胞菌属Sulfurimonas,占比为23.6%、7.24%。Ferritrophicum和Dechloromonas菌属主要与系统除磷有关,其可以将Fe²⁺氧化成Fe³⁺,促进PO₄^3-沉淀。本文有图50幅,表12个,参考文献108篇。