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为了提高曝气生物滤池(BAF)脱氮工艺的处理效率和抗冲击负荷能力,并有效的降低投资成本和运行费用,本文采用沸石和陶粒填料分别构建两组不同填料组合的前置反硝化BAF脱氮工艺:陶粒-沸石BAF(C-Z BAF)和沸石-陶粒BAF(Z-C BAF)。比较两种组合在启动期、最优工艺条件及不同C/N比条件下的工艺特性;同时对两种组合的脱氮机理进行了初步探索。C-Z BAF和Z-C BAF的启动试验结果表明:启动初期C-Z BAF的氨氮去除率明显的高于Z-C BAF。通过系统出水中氮形态分布确定:两种组合启动初期主要通过沸石吸附作用维持较高的氨氮去除效率,启动中后期系统主要通过硝化作用去除氨氮;并且硝化菌在Z-C BAF中的挂膜速度比C-Z BAF更快。C-Z BAF和Z-C BAF的最佳工艺条件为:水力停留时间、气水比和回流比分别为1.5h、5:1、1:1和1.5h、5:1、2:1,相应COD、氨氮和TN的平均去除率分别为94.7%、99.0%、62.2%和93.2%、99.5%、70.1%。沿程污染物的去除特性的结果表明:(1)硝化作用主要在好氧滤池的进水端0~0.6m的填料区进行;(2)两种组合的好氧滤池都发生了明显同步硝化反硝化现象。对两种组合沿程细菌群落结构分析表明:影响微生物种群分布及相对丰度的主要因素中,溶解氧的贡献率>填料层高度的贡献率>不同填料组合的贡献率。在不同的C/N比条件下,Z-C BAF对TN的平均去除效率明显高于C-Z BAF,且在低C/N比条件下Z-C BAF的优势更显著。对比两种组合在不同C/N比条件的反硝化细菌群落结构发现,随着C/N比的降低,两种组合反硝化细菌的物种丰度和多样性显著性下降。低C/N比条件下,Z-C BAF的整个好氧滤池均能检测到相对丰度大于20%的nosZ基因优势T-RFs,而C-Z BAF好氧滤池顶端样品不能有效扩增到nosZ基因,证明Z-C BAF的同步硝化反硝化功能优于C-Z BAF。在常规C/N比条件下,C-Z BAF和Z-C BAF的脱氮效率差异不大;在低C/N比条件下Z-C BAF的脱氮效率显著性的高于C-Z BAF,因此,相比C-Z BAF,Z-C BAF在低C/N比且低浓度的废水处理方面更有潜力。