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本论文研究了完全混合式电极生物膜反应器(Completely Mixed Biofilm-electrod reactor,CM-BER)和两极分隔式电极生物膜反应器(Compartmented Biofilm-electrod reactor, C-BER)对模拟原水中硝态氮、氨氮以及有机物的去除。设计并优化了CM-BER和C-BER反应器及其运行工艺。考察了运行方式、C/N比、外加电流和停留时间等因素对两种BER工艺处理效果的影响。首先设计了CM-BER反应器,确定石墨为最佳电极材料。CM-BER工艺具有良好的硝态氮去除效果。研究考察了运行方式、C/N比和停留时间等参数对CM-BER处理效率的影响。结果表明:间歇式运行有利于CM-BER对硝态氮的去除。厌氧间歇运行时,最佳C/N比为1左右,停留时间为4~7h。当外加电流为60mA、C/N比为1时,5h内硝态氮和有机物的去除率均超过90%。停留时间7h时的平均的电流效率为72%。CM-BER反应器中硝态氮的去除是异养反硝化和自养反硝化共同作用的结果。然后,在CM-BER的基础上设计了具有良好氨氮和有机物去除效果的C-BER反应器。适宜的电极材料阳极为涂层钛板、阴极为石墨,并确定了两极之间的最佳填料为活性炭和少量陶粒混合物。考察了温度、pH值、DO、C/N比、外加电流和停留时间等因素对C-BER处理效果的影响。实验发现:温度升高有利于C-BER对总氮的去除。适宜温度在20℃以上,冬季(室温10℃以下),C-BER的总氮去除率低于10%。C-BER两极生物对pH值的变化很敏感,阳极硝化产酸需要缓冲液或将反硝化出水回流进行调节,阳极硝化产酸流入阴极单元可中和反硝化产碱。在溶氧充足、高C/N比和低外加电流的情况下,有机物去除率大于85%,总氮平均去除率为45%。限氧条件下对不同外加电流和较低C/N比的研究表明,反应器内存在一定程度的同步硝化-反硝化(SND)作用,有利于维持好氧段适宜的pH值。限氧条件下C/N比为2,1.3;停留时间11h时,氨氮转化率偏低,C/N比为1.3时的氨氮转化率只有50%。降低C/N比和延长停留时间有利于提高氨氮转化率。C/N比为0.5,停留时间20h时氨氮去除率在70%以上。提高外加电流有利于自养反硝化进行。C/N比为1.3,停留时间11h,电流15mA时,在全部46%的无机氮去除中,自养反硝化脱氮所占比例不到9%。C/N比为0.5,停留时间20h,电流25mA时,全部61%的总无机氮去除中,自养反硝化占42%,相应的电流效率也较高,在50%~80%之间。