再生水深度脱氮除磷方法

图2所示为不同种类填料的出水pH对比情况.从中可以看出，“硫磺”组的出水pH最低，“硫磺+海绵铁”组出水pH高于“硫磺”组，出水pH维持在7.38左右;而“海绵铁”组和“空白”组出水pH均高于其它两组，且“空白”组略高于“海绵铁”组.可见，硫磺的加入在一定程度上降低了系统的出水pH.硫自养反硝化可在低碳氮比的条件下以还原态硫为电子供体还原水中的硝酸盐，Batchlor等[7]研究认为单质硫作为电子供体时可以取得良好的反硝化效果，并通过建立的化学计量关系式表明该过程是一个产酸过程，该过程中对碱度的消耗会对反硝化效果产生影响，需要对系统pH进行调节[10].

图2不同种类填料出水pH对比

同时相关研究表明，海绵铁腐蚀过程会产氢从而促进氢自养微生物的反硝化过程[21,22];此外，海绵铁腐蚀产生的Fe2+可为部分利用铁基质进行反硝化的微生物提供电子供体，且少量的铁离子也会促进微生物的生长代谢，从而促进体系的自养反硝化[26,29].

因此，当硫与海绵铁填料混合后，硫自养反硝化的产酸过程既可以加速海绵铁的腐蚀，也平衡了系统的碱度，从而使系统反硝化脱氮的效果大大提升.故此，与单一种类填料相比，硫铁复合填料能够提升总氮的去除率.

2.1.2对TP去除率的影响

图3所示为不同填料种类对总磷去除效果的对比.从中可以看出，就单一种类填料除磷效果而言，海绵铁显著优于硫磺;单质硫与空白组的除磷率相差不多，仅在10%左右;而当硫磺与海绵铁混合成复合填料时，除磷效果大大提升，除磷率达到了70%-80%.

图3填料种类对总磷去除率的影响

徐丰果等[30]认为水中的Fe2+和Fe3+会与磷酸盐反应生成难溶盐，其间伴随着强烈水解和各种聚合反应的发生，生成多种多核羟基络合物.这些含铁的羟基络合物通过压缩双电层、电中和、吸附架桥及絮体的网捕作用使胶体凝聚、沉淀而将磷去除.在本研究中，硫磺的反硝化过程会加速海绵铁腐蚀产生Fe2+，从而使系统的除磷效率得到大大提升.

综上，硫铁复合填料的脱氮和除磷效率均显著高于单一组分填料，出水总氮、总磷达到稳定后，反应器内的总氮去除率达到60%以上，除磷率可达80%.分析主要原因是硫自养反硝化的产酸作用加速了海绵铁的腐蚀，这一过程既丰富了脱氮过程所需的电子供体，又为化学除磷提供了反应物质.

2.2复合填料中硫铁比对脱氮除磷效果的影响

选取硫铁比分别为2∶1、1∶1和1∶2(②号、③号和④号)的复合填料进行脱氮除磷效果对比实验.

2.2.1对TN去除率的影响

图4所示为不同硫铁比的脱氮效果对比.从中可以看出，各组实验的脱氮效果随运行时间稳步上升;其中，硫铁比为2∶1和1∶1的反应器脱氮效果相差不大，相比于硫铁比为1∶2的烧杯有着明显的优势.图中可见，当硫和铁的体积比大于等于1∶1时，硝态氮的去除率逐步稳定于73%左右;

而当硫铁比为1∶2时，总氮去除率在55%-63%的范围内波动.有研究表明[5,6],单质硫作为电子供体有较高的利用效率，当系统内碳源相对不足时，脱氮作用需要单质硫的自养反硝化作用弥补.因此硫磺所占比例的增加有利于增强系统反硝化脱氮能力.

图4不同硫铁比脱氮效果对比

延伸阅读：

MBR膜生物反应器脱氮除磷组合工艺研究进展

中小城镇污水处理厂生物脱氮除磷工艺选择浅析

污水处理生物脱氮除磷基本原理详解

四种污水处理药剂投加攻略 让你拥有一个完美的脱氮除磷系统