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干清粪养猪废水具有高氨氮(NH4+-N)、低C/N比的特性,处理难度大,尤其是生物脱氮更加困难。如何更加经济有效地去除NH4+-N和总氮(TN),是干清粪养猪废水处理面临的主要问题。为解决传统生物脱氮工艺存在的工艺流程长、占地面积大、脱氮效率不理想且处理成本高的问题,课题组在前期研究中,研发出了可以同步高效去除碳氮的升流式微氧处理工艺和装置。为优化控制参数以进一步提升系统的处理效能,利用悬浮污泥和生物膜两种生物处理系统,对干清粪养猪废水C/N比的调控方法,以及温度和出水回流比对升流式微氧反应器处理效能的影响进行了研究。利用序批式活性污泥反应器(SBR)对养猪废水的预处理研究表明,SBR对因生产周期而产生的水质波动有着较好的承受能力。通过曝气时间的调控,可将不同水质的废水的COD/TN比控制1以下。对于NH4+-N为400 mg·L-1左右,COD/TN比在1.2-2.0之间的养猪废水,建议的曝气时间为30分钟;对于NH4+-N为200-250mg·L-1,COD/TN比为3.0-4.5的废水,建议曝气时间为50-65分钟。升流式微氧污泥床反应器(UMSR),在HRT 8 h、回流比45:1的条件下,温度在20-27℃之间变化,都能保证出水污染物浓度满足《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18696-2001)的要求。研究发现,温度为23℃时,UMSR对NH4+-N,TN和COD的去除负荷平均可达0.71,0.64和0.55 kg·m-3·d-1。当温度降低至20℃时,anammox菌群和反硝化菌群活性受到了较显著的影响,尽管UMSR对NH4+-N的去除率仍保持较高水平,NO2--N积累现象明显,系统的TN去除率下降到了78.0%左右,COD去除率也降低到了53.4%左右。出水回流比在25:1-45:1之间变化时,升流式微氧生物膜反应器(UMBR)出水也都能满足GB18696-2001的要求。在较高的回流比45:1条件下,系统的溶解氧(DO)可以达到0.70 mg·L-1的水平,会抑制厌氧氨氧化作用,降低系统的TN去除效能。在HRT 8 h、27℃和回流比为35:1的条件下,UMBR内的DO为0.40 mg·L-1,对NH4+-N和TN的去除负荷平均可达0.94和0.91 kg·m-3·d-1,COD去除负荷也能达到0.60 kg·m-3·d-1左右。分析认为,填料的布设及生物膜的着生,不仅保证了UMBR的微生物持有量,而且可为化能自养菌群、氨氮氧化菌群、自养反硝化菌群和异养反硝化菌群等微生物类群创造各自适宜的微环境,是系统保持污染物高效去除的生物学基础。