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由于常规二级生物处理对城市污水的处理程度有限,二级出水中仍含有可生物降解的有机物,虽然达到了国家排放标准（城镇污水处理厂污染物排放标准）,但直接排放到自然水体中,会对自然水体的水质造成一定的破坏。本论文基于侧向流曝气生物滤池提出了砂墙水处理装置,基于砂墙进水负荷低、洗砂繁琐的不足,又提出了新型生物砂滤池用于二级出水的深度处理。主要研究了砂墙的挂膜特性、操作条件优化、水处理特性和微生物多样性。确定了砂墙的挂膜方式为污泥接种挂膜;挂膜周期,27天;最佳曝气量,5.4 L/h;最优进水负荷,9.9×10-3 m3/（m2·h）;可将污水厂二级出水COD（化学需氧量）14.1 mg/L降低至10.1 mg/L;耐冲击性强;微生物多样性分析显示,主要微生物种类（门水平）有变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、绿菌门,主要菌属为绿菌属。主要从新型生物砂滤池的挂膜特性、操作条件优化、反冲洗特性、对二级出水的处理效果、可培养微生物的分离和微生物多样性进行了研究。初步确定了滤池的挂膜方式为污泥接种挂膜;挂膜周期,43天;最佳曝气量、进水负荷、填料高度分别为48 L/h、0.43 m3/（m2·d）、120 cm;反冲洗方式为自动水洗;反冲洗周期,6个月;最佳洗砂流量,17.10 L/h;可将自配二级出水、自制水处理装置二级出水、实际污水处理厂二级出水的COD 85 mg/L、76 mg/L、12 mg/L降低到13 mg/L、18 mg/L、9 mg/L,氨氮5.2 mg/L、10.6 mg/L、0.9 mg/L降低到3.7 mg/L、0.2 mg/L、0.2mg/L,较好的优于国标一级A标准COD 50 mg/L和氨氮5.0 mg/L;滤池中可培养微生物的种类有克雷伯氏肺炎菌、蜡样芽孢杆菌、Bacillus toyonensis、炭疽杆菌、苏云金芽孢杆菌、赖氨酸芽孢杆菌;微生物多样性结果显示,滤池中的主要微生物（门水平）:变形菌门和拟杆菌门;主要微生物（属水平）:Denitratisoma。