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碳源一直是污水深度生物脱氮过程中的控制因素,特别是对于硝化程度高、有机物浓度低的污水厂二级生物处理出水的反硝化脱氮处理,常常需要外加碳源以提供反硝化微生物代谢所需要的能量。传统碳源、系统碳源和人工合成高聚物在实际应用中都存在一些不容忽视的缺点,如:成本高、碳源投加量不易控制、容易造成二次污染等,近年来国内外许多研究者通过多种途径寻找无毒、廉价的固相碳源来代替传统碳源。 本研究采用淀粉、聚乙烯醇为囊皮材料,固态粉末状乙酸钠为囊化对象,石英砂为滤料载体,依次制备了固相缓释碳源、囊化型固相缓释复合碳源和缓释碳源滤料,考察其静态反硝化效果,并选用反硝化生物滤池工艺考察了囊化型固相缓释复合碳源S2P3N80和缓释碳源滤料S2P3N80F3对人工模拟配水和北京市某污水处理厂二级处理出水的反硝化脱氮效果。 主要结论如下: 固相缓释碳源中,淀粉、聚乙烯醇交联缠绕,可通过控制物料比例达到控制碳释放量的目的,但调控能力有限。在长达一个月的实验期间内,有且仅有S4P1单位质量总氮去除率由初期的30%上升到后期的50%,其它三种都在25%以下; 囊化型固相缓释复合碳源中,小分子碳源乙酸钠只是被包裹在淀粉/聚乙烯醇共混囊膜中,改善了固相缓释碳源的释碳性能,其释碳量受淀粉、聚乙烯醇、乙酸钠比例的影响,释碳性能调控范围较大。在长达一个月的测试期间内,九种碳源材料的单位质量总氮去除率均匀分散在5%~70%之间; 缓释碳源滤料的机械强度高,释碳性能与囊化型固相缓释复合碳源相似。以S2P3N80、陶粒混合填料和S2P3N80F3两种填料的反硝化生物滤池,挂膜成功后稳定运行106天后发现:第25d起,出水COD稳定在50mg/L以下;初期2个月内,水力停留时间是影响脱氮效率的关键因素,在适宜的水力停留时间下,对人工配水中氮的去除率分别达60%~70%、80%;2个月后,对污水厂实际二级出水中氮的去除率分别在70%、60%左右,且由于碳源的消耗殆尽,碳源质量成为制约脱氮效率的关键因素。 两组反硝化滤池装置克服了连续投加碳源的弊端,而且,第25d起,出水COD达到污水处理厂一级排放A标准,S2P3N80和S2P3N80F3的释碳速率与反硝化脱氮需求量基本达到了供需平衡,在一定程度上解决了生物反硝化脱氮过程中外加碳源投加量难于控制的问题。