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基于小城镇污水具有低C/N比、水质水量急剧变化、散布的特点,以及广大农村地区水资源污染严重、筹建污水站资金不足的现状,探寻一种高效脱氮除碳、耐高负荷且经济节能的污水处理工艺具有重要的现实意义。本课题采用自主研发的一种可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器(发明专利,申请号:201710651869.6)以校园生活污水为例展开研究,前期在清水试验中确定了试验运行的基础参数,后期分别在1.5、2.0、2.5kgCOD/(m~3·d)容积负荷下采用间歇进水、间歇曝气的运行方式,对试验参数进行优化,对较佳试验工况进行探究,并对污泥减量性能进行了分析。试验周期为131天,得出以下结论:(1)通过清水试验验证,在本反应器条件下,确定出本试验的较佳基础运行参数:进气筒顶部淹没水深5cm、转速700~1000r/min、进气筒内径30mm、叶轮直径10cm、叶轮水下淹没深度35cm,为后续试验和实际工程应用提供了参考依据。(2)本试验在1.5、2.0、2.5kgCOD/(m~3·d)各容积负荷下,较佳工况运行时,出水COD、氨氮、总氮浓度均在50、5、15mg/L的排放标准以下。综合考虑处理效果及承受负荷,确定2.0kgCOD/(m~3·d)容积负荷下的较佳工况为本试验的较佳运行工况,其COD、氨氮、总氮去除率分别为87.1%、96.2%、81.9%。运行参数为:HRT为2.8h;污泥回流比为30%;两曝气区溶解氧分别为1.8mg/L、0.7mg/L;日周期数为12;进水30min,两曝气区分别曝气70min、60min,余下时间用于沉淀,充水量约为总水量的三分之一。(3)试验在2.5kgCOD/(m~3·d)容积负荷最佳工况下,分别换用不同水道厚度的叶轮进行对比试验,优化试验条件,结果证明本试验中出水道厚度为5mm叶轮搅拌曝气能力最强,污水处理效果最好,COD、氨氮、总氮去除率分别为86.1%、95.7%、83.6%。(4)各容积负荷对应的污泥减量率分别为75%、79%、80%,相比于传统活性污泥法而言,减量效果良好。(5)本反应器除了自身具有降噪、均质、传质、高效溶氧的特性外,通过与赵亚鹏和孙艾萱等试验参数与处理效果进行对比,证明本反应器还具有高效、减容、节能、经济的优点。此外,本反应器靠进水水流的推动达到同步排水,无需滗水器,自控化程度高。本试验为小城镇生活污水的处理提供了一种高效稳定的处理方式,为生活污水处理的工程实践提供了重要的参考价值。