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经过常规二级处理工艺的城镇污水处理厂出水都含有一定数量的氨氮和硝酸盐氮、总氮,排放到河道、湖、库或做景观用水等用途时依然会出现水质富营养化和黑臭等水环境质量问题,导致饮用水源被“三氮”污染。而我国普遍存在的生活污水低碳源,导致城镇污水处理厂二级出水的碳氮比也低,这使得采用传统生物脱氮工艺深度脱氮时遇到较大的困难,因此有必要研究和开发低碳源污水的非生物法脱氮的新技术和工艺。本论文以低碳源污水为进水的城镇污水处理厂常规二级处理工艺出水为研究对象,主要以总氮限值1mg/L和氨氮限值0.5mg/L为最终目标,首先采用电催化、电去离子单独工艺技术,进而采用电去离子和电催化复合技术对低碳源污水的深度脱氮效果进行了实验研究。由铁碳微电解填料与催化填料制成的TCMF复合填料是将铁粉、碳粉以及微量催化元素M及F制成极细的粉末并通过专利技术加工而成。实验证明其反应速率快、脱除氨氮和CODcr的效率高:反应柱HRT为60min和沉降槽30min时,氨氮去除率为35%;TN去除率为16.7%。以纳米Fe改性的ACF包覆钛基电极为阴极,与具有稳定析氯性能的双金属尖晶石NiCo2O4电极为阳极组成无隔膜电解体系(电催化II段),NO3-N去除率为95%,NH3-N去除率为20%,总氮去除率为83.5%,电解时间仅需要60min。设计电去离子装置以铁碳微电解填料与催化填料塔及斜管沉降槽出水为进水,运行60min后,NO3-去除率达98%以上,氨氮去除率达到65%,出水TN为2.0mg/L,去除率为92%。经过正交试验,从大到小排列了影响EDI脱氮电流效率的因素。方差分析表明,电压、进水浓度为主要影响因素。电去离子电催化复合工艺为:电催化I段和电催化II段和电去离子。电去离子浓水返回到电催化II段。24h后总氮去除率与氨氮去除率基本趋于一致,产水总氮小于1mg/L,氨氮达到0.5mg/L以下。运行一定时间后,可进入电催化II段直接产水与电去离子产水交替、间歇运行阶段。经济测算分析表明,电催化单独运行、电催化I段和电去离子装置运行以及电去离子电催化复合运行的产水吨水成本在0.53-1.19元,运行成本较低。电去离子与电催化复合技术相对于传统生物工艺,并未增加运行成本,但其对低碳源污水深度脱氮的效果较好。