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随着农村人居环境整治行动方案的实施,农村厕所已得到极大改善,农村公共厕所已成为美丽乡村建设、乡村旅游发展中必不可少的基础设施。我国南方具有水冲特征的化粪池厕所是农村改厕工程中最常见的厕所类型,也是公共建筑附设厕所最常见类型。基于公共建筑物是群众聚会、休闲娱乐较为集中的场所,以化粪池出水作为污水处理对象时,减少臭味物质的溢出是公共厕所污水处理工艺设计必须关注的问题。本研究在综合分析污水处理系统除臭技术以及农村污水处理系统的运行维护技术水平的基础上,巧妙地将除臭环节融入污水处理工艺,构建了填料型厌氧折流板反应器(Carrier anaerobic baffled reactor,CABR)-除臭池(Deodorant pool,DP)-潮汐流人工湿地(Tidal flow constructed wetlands,TFCW)组合工艺,即CDT组合工艺。CDT组合工艺采用CABR对化粪池出水进行预处理,降低TFCW负荷,利用TFCW回流液的稀释和硝态氮的氧化作用,降低CABR出水臭味,污水最后经TFCW的两级人工湿地(PCWs、SCWs)处理后排出。主要研究内容和结果如下:(1)研究了CDT组合工艺对村委会公共厕所化粪池出水的污染物和臭味的去除效果。CDT组合工艺在CABR的温度(T)为19~26℃,水力停留时间(HRT)为72 h、回流比(R)为150%、TFCW的水力负荷(HL)为0.107 m~3/m~2·d的最佳工艺参数下运行,组合工艺进水COD、NH4+-N、TP、S2-浓度和TON值分别为478±5mg/L、63.28±0.74 mg/L、13.07±0.20 mg/L、8.10±0.22 mg/L和111±4。结果表明,CDT组合工艺出水COD、NH4+-N、TP、S2-浓度和TON值分别为55±3 mg/L、15.28±0.36 mg/L、3.70±0.21 mg/L、0 mg/L和20±3。CDT组合工艺对COD、NH4+-N、TP、S2-、TON的平均去除率分别为88.55±0.56%、75.84±0.76%、71.73±1.47%、100%、81.72±2.04%。(2)研究了HRT和T对CABR污染物去除性能的影响以及CABR各格室的运行特征。研究发现随着HRT延长,CABR的COD、TN去除效率提高。HRT从72 h延长至96 h时,COD去除率增长幅度较小,建议CABR的HRT取72 h;在一定范围内,随着T升高,CABR的COD、TN去除效率提高;此外,CABR中p H在第一、第二格室下降,第三、第四格室上升。第一格室p H降幅最大,水解酸化效果最好;各格室的COD平均去除率分别为30.40±1.11%、14.93±1.91%、10.63±2.02%、8.79±1.89%,第一格室对COD降解效果最好与p H变化规律一致;CABR内微生物群落的丰富度与多样性均沿流向逐渐增加,第一格室内优势种群最多,以水解酸化为主;第三、四格室物种丰富度最大,以嗜酸菌为主。(3)研究了R对DP污染物去除效果的影响,分析了DP微生物群落组成及功能菌特征,进一步研究了C/N、N/S对脱氮除臭效果的影响,揭示了DP脱氮除臭的机理。结果表明,随着R增大,DP的COD、NH4+-N、TP、NO3--N、S2-、TON的去除效率不断提高;R宜控制在100%,此时DP可获得良好的除臭效果;DP的主要功能性细菌有Trichococcus、norank_f__norank_o__Saccharimonadales、Propionicimonas、Thiocapsa、Thiobacillus、Sulfuritalea、Rhodopseudomonas、Denitratisoma,它们主要与有机物降解、反硝化脱氮、自养反硝化脱硫有关。其中Thiobacillus、Sulfuritalea是DP实现脱氮除臭的重要菌群;随着N/S增大,DP的TON、S2-去除率不断提高,NO3--N去除率不断降低,N/S宜控制在0.8,此时DP出水TON<37、S2-<1.54 mg/L、NO3--N<4.63 mg/L,能获得良好的除臭效果及较好的脱氮效果;随着C/N增大,TON、S2-去除率不断降低,NO3--N去除率不断提高,C/N宜控制在4,此时DP出水TON<30、S2-<1.71 mg/L、NO3--N<5.92 mg/L,DP能获得良好的除臭效果以及较好的脱氮效果。(4)研究了R对CDT组合工艺污染物去除效果的影响以及水力负荷(HL)对TFCW污染物去除效果的影响,进一步分析了TFCW中微生物群落组成及特征功能菌,探究潮汐运行方式对TFCW微生物群落的影响。结果表明,CDT组合工艺的COD、NH4+-N去除效率随R增大而提高,TP去除效率随R增大而降低,R宜控制在150%;随着HL增大,TFCW的COD、NH4+-N、TP去除率不断下降。HL宜控制在0.107 m~3/(m~2·d),此时TFCW的COD、NH4+-N、TP平均去除率分别为60.60%、74.23%、82.89%,具有较好的污染物去除效果。TFCW主要菌门为Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes、Patescibacteria、Chloroflexi、Acidobacteria。其中一级人工湿地(PCWs)和二级人工湿地(SCWs)组间具有显著性差异(p<0.001)的功能细菌有Rhodanobacter、Nakamurella、norank_f__norank_o__Saccharimonadales、norank_f__Xanthomonadaceae、norank_f__Microscillaceae、norank_f__Chitinophagaceae、Saccharomonospora、Chujaibacter,它们主要与有机物降解、氨氧化、硝酸盐还原有关;潮汐运行方式显著的改变了人工湿地的微生物群落及功能菌分布,排空时期强化了湿地的氨氧化作用、淹没时期强化了硝酸盐还原作用。