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为保障水生态系统的安全, 将二级出水作为再生水回用时, 需对其进行脱氮除磷的深度处理.由于二级出水具有低碳氮比的特点, 单纯依靠异养微生物进行脱氮往往难以达到理想效果.另外, 在除磷方面, 传统的生物除磷工艺也不如化学除磷方法更为稳定有效.因此, 在当前的再生水深度处理领域, 硫自养反硝化因其无需外加碳源等优点而被广泛地用于脱氮; 在深度除磷过程中, 一些的除磷填料如海绵铁, 也被研究人员广为使用.
目前已有一些研究将硫磺与单质铁混合用于脱氮除磷, 研究人员分别用不同的工艺方法、从不同角度探究了硫铁复合填料的脱氮除磷效果.这些研究在机制上大都是利用硫自养反硝化进行脱氮, 利用单质铁在失电子的氧化过程中释放的铁离子与磷酸盐结合形成沉淀进行除磷.而有研究表明, 硫自养反硝化为半级动力学模型, 其反应速率与硫磺粒径的大小及表面积有关, 即粒径越小反应速率越大.同时, 粒径越小也越有利于硫与铁的均匀混合, 提高填料的利用效率.因此, 如果采用更小粒径的硫铁填料必将使得反应器的脱氮除磷能力得到大大提升.
综上, 本研究基于二级出水的水质特点, 以硫磺、海绵铁混合颗粒填料为基础进行改进, 采用硫磺粉、海绵铁粉作为有效成分制备出一种新型硫铁复合填料, 并将该种新型填料与颗粒混合填料进行对比运行, 探究其反硝化脱氮同步除磷性能; 同时结合高通量测序技术构建16S rRNA克隆文库, 对填料表面微生物种群结构进行深入分析, 以期为低碳氮比条件下污水处理厂二级出水的深度脱氮除磷提供技术参考.
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