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污水排放标准的提高对常规污水处理工艺提出新的挑战,在原有污水处理技术单元上进行升级改造具有操作性强、工程量小等优点,因此被普遍采用。随着城市排水系统的完善及污水排放量的提高,多数城市污水厂面临处理水量上升的压力,在出水达标排放的基础上提升污水厂的处理能力是解决现有问题的关键。本课题以目前应用较为广泛的曝气生物滤池(BAF)-反硝化生物滤池(DN)组合工艺为研究对象,提出将后置DN改造为厌氧氨氧化(ANAMMOX)单元,前端BAF只需完成COD去除,而氨氮则由ANAMMOX单元去除,因此BAF-ANAMMOX组合工艺具有实现降低曝气滤池的曝气量或提升工艺处理水量的可能。由于厌氧氨氧化脱氮需要亚硝酸盐的参与,而目前国内主流工艺仅利用生活污水难以实现亚硝酸盐的稳定积累,因此本课题探究直接外加亚硝酸盐以达到高效脱氮的目的。主要研究内容及结果如下:探究了BAF在常规运行参数下的除污效能,曝气强度为2.1 m3/(m2·h),空床停留时间(EBCT)为1 h时,COD、氨氮及总氮的平均去除率分别为75%、87%及10%。当BAF曝气强度降低至0.4 m3/(m2·h)时,出水COD可维持在60 mg/L以下,氨氮的去除率仅为9%;当BAF的EBCT缩短至0.5 h时,出水COD也可维持在60 mg/L以下,氨氮去除率为13%,可见降低曝气强度或提高水力负荷均可保证对COD的有效去除,且不影响后续ANAMMOX脱氮(在BAF中氨氮被保留)。分别以陶粒和海绵为ANAMMOX单元填料,探究两种填料的启动特性。陶粒ANAMMOX单元和海绵ANAMMOX单元分别经过46天和35天驯化后成功启动,氨氮的去除率分别约为70%和80%。考察EBCT、进水氨氮和COD浓度对ANAMMOX单元脱氮效果,结果表明陶粒适宜的EBCT为60 min,海绵适宜的EBCT为40 min;当ANAMMOX单元进水氨氮浓度不超过35 mg/L,COD浓度不超过60 mg/L时,ANAMMOX滤池出水的氨氮浓度基本保持在5 mg/L以下。研究了在BAF单元降低曝气量和提高水力负荷两种情景下,BAF-ANAMMOX组合工艺的脱氮效果,并进行经济性分析。结果显示在BAF两种情境下,组合工艺出水COD和氨氮均可满足一级A排放标准。从药剂费和电费的角度进行运行成本初步估算可见,BAF-ANAMMOX在两种情景下的运行成本均高于曝气滤池-反硝化滤池工艺。但事实上,与曝气滤池-反硝化滤池相比,BAF-ANAMMOX在提高一倍的水力负荷下可实现相同的处理效果,通过折算发现BAF-ANAMMOX较曝气滤池-反硝化滤池工艺的成本低0.119元/吨。