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本课题针对我国城镇污水总氮脱除的具体要求，筛选具备缓释碳源和滤料双重功能的新型材料，采用基于缓释碳源的反硝化生物滤池工艺，开展城镇污水二级出水深度反硝化脱氮处理试验研究，确定最佳工艺设计及运行控制参数，为城镇污水深度脱氮提供技术参考。取得的研究结果如下：（1）筛选出了聚羟基脂肪酸酯（PHA）和聚已内酯（PCL）两种反硝化缓释碳源材料，在温度30℃、pH7.8时反硝化速率最佳；当进水NO3--N浓度为50mg/L时，出水NO3--N浓度均小于2mg/L，NO3--N去除率均达到96%以上，反硝化速率分别达到0.062、0.067mg/（g·h）。（2）研究发现PHA和PCL在清水中碳自然释放速率分别为0.032、0.30mg/（g·d），而清水中存在微生物时的碳释放速率分别可达到0.056、0.313mg/（g·d），相对自然释放增加量并不多，证明微生物对有机物的水解随水中硝态氮浓度响应而变化。（3）以PHA和PCL为缓释碳源材料、石英砂为滤料，自制新型反硝化滤池，开展城镇污水厂二级出水深度脱氮试验研究。在常温25℃时，PHA反应器最大TN负荷为57.9mg/（L·h）、HRT0.5h，进水TN、TOC和SS浓度分别为35mg/L、5.5mg/L和10.5mg/L，处理后出水TN、TOC和SS浓度分别为2mg/L、7.0mg/L和4.1mg/L，TN和SS的处理效率分别达到94.3%和61.0%；PCL反应器最大TN负荷为65.7mg/（L·h）、HRT0.6h，进水TN、TOC和SS浓度分别为35mg/L、5.6mg/L和10.9mg/L，处理后出水TN、TOC和SS浓度分别为3mg/L、7.6mg/L和3.4mg/L，TN和SS的处理效率分别达到91.4%和68.8%。两个反应器出水均能满足北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB11/890-2012）中一级A标准要求。在低温（10℃、15℃）条件下2个反应器的TN去除效果有所降低，但通过降低运行负荷，仍可实现污水达标排放。（4）试验表明PHA和PCL反应器的生物附着性能、反硝化性能和过滤性能均较好。但是PCL作为滤料，长期运行易破碎并随出水流失。因此，在实际工程应用中可采用PHA作为反硝化滤池的缓释碳源滤料。