再生水深度脱氮除磷方法

2.4复合填料系统脱氮除磷作用分析

综上所述，相较于单一组分填料而言，硫磺/海绵铁复合填料可以大大提升系统的反硝化脱氮和除磷能力.根据进水条件及系统组成，反应器内可能存在的脱氮除磷反应过程如下[22]：

图8所示为硫铁比为2∶1和1∶1的反应器出水硫酸盐和COD变化.

图8不同硫铁比出水硫酸盐和COD变化

反应器进出水COD变化情况可以直观地反映出异养反硝化程度，进出水的硫酸盐变化情况可以直观地反映出硫自养反硝化程度.从图8中可以看出，在反应初期伴随着硫酸盐的迅速积累，水中的COD也很快得到去除，表明此时系统内反硝化主要由异养微生物和硫自养共同完成;反应一段时间后，硫酸盐积累速率逐渐减缓，COD值基本不再降低，表明此时系统主要依靠硫自养反硝化脱氮.同时结合式(1)、(2)、(6)、(7)可知，系统内存在异养、硫自养、氢自养和铁基质自养反硝化的复合体系.但有研究推测认为[26,32]，铁基质自养反硝化在生物脱氮系统中并非主流和有效的途径.

结合式(3)、(4)、(5)、(8)、(9)及图4可知，海绵铁在氢离子和氧的腐蚀下产生Fe2+和Fe3+，使水中的磷酸盐得到有效地去除.因此系统良好的除磷效果主要有赖于铁的化学除磷作用.

综上，该系统中同时存在着异养、硫自养、氢自养和铁基质自养这4种反硝化过程，其中，脱氮作用主要依赖于异养反硝化和硫自养反硝化过程，而除磷则以海绵铁腐蚀产生的化学除磷作用为主.

从式(2)、(3)还可以看出，硫自养反硝化和海绵铁腐蚀过程之间存在着密切关系：硫自养反硝化的产酸过程可以加速海绵铁的腐蚀;另有研究表明[29]，由于海绵铁具有比表面积大，吸附性能强等特点，宏观上其可作为载体填料为反硝化微生物提供生长环境，同时作为一种良好的除氧剂又能为反硝化细菌提供所需的微观环境.因此，二者间的这种协同作用强化了系统的脱氮能力的同时也大大提高了系统的除磷能力.

3结论

(1)硫/海绵铁复合填料可以强化系统反硝化脱氮同步除磷的效果，总氮和总磷去除率分别达到了65%和76%.

(2)硫铁比是影响复合填料反硝化脱氮除磷效果的一个关键因素，硫铁比大于等于1∶1时系统总氮和总磷去除率分别维持在85%和97%以上.

(3)复合填料系统脱氮除磷均满足准二级动力学过程，且在反应初期系统内氮和磷的去除与反应时间呈现良好的线性相关性.在t=4.5h时，总氮和总磷分别达到去除总量的82%和97%.

(4)系统内脱氮作用主要依赖于异养反硝化和硫自养反硝化过程，而除磷主要以海绵铁腐蚀产生的化学除磷作用为主;硫自养反硝化过程能够促进海绵铁腐蚀，因此二者混合强化系统的脱氮能力的同时也大大提高了系统的除磷能力.

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