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为进一步降低污水处理厂二级出水含氮量,恢复受纳水体的自净功能,我国污水排放标准中有关含氮污染物的排放标准愈发严格。现行的深度脱氮处理工艺往往具有运行成本高、反硝化速率低、易造成二次污染等缺点,如何高效、节能、无污染地进行污水深度脱氮处理是我国城镇水处理领域亟待解决的重要问题。根据二级出水可利用碳源不足的水质特点,以木屑、硫磺为混合填料,设计木屑-硫磺填充床反硝化滤池,考察木屑-硫磺填充床反硝化滤池对硝酸盐的去除效果,确定其最佳运行条件,探究其反硝化脱氮效能。以期为碳氮比失衡的污水处理厂二级出水深度脱氮工艺提供技术参考。实验结果表明,木屑-硫磺填充床反硝化滤池的最佳HRT为10 h。在此条件下,进水NO3--N浓度为30 mg/L时,出水NO3--N浓度最低为11.5 mg/L,NO2--N浓度最低为1.4 mg/L,出水无氨氮。出水SO42-浓度最高为73.8 mg/L。当进水NO3--N浓度分别为20.5±0.1 mg/L、15.1±0.1 mg/L、10.1±0.1 mg/L时,其去除率分别为62.3±0.3%、80.1±0.6%、98.4±0.3%。木屑-硫磺填充床反硝化滤池与自养反硝化滤池对NO3--N的去除率随NO3--N浓度的降低而升高,二者药剂成本相似。异养反硝化滤池虽然对不同浓度的NO3--N均有极高的去除率,但药剂成本高,需要向污水中投加大量乙酸钠。满足一级A排放标准的二级出水经木屑-硫磺填充床反硝化滤池的处理可以达到地表水Ⅳ类标准的要求,与异养反硝化工艺相比其处理成本低,与硫自养反硝化工艺相比其硫酸盐等反应产物大量减少。应用高通量测序技术对三组反硝化滤池内微生物群落结构进行分析。木屑-硫磺填充床反硝化滤池内微生物多样性高于常规反硝化滤池,木屑生物膜上微生物的OTU重叠性高于其它所有样品。木屑-硫磺填充床反硝化滤池中异养反硝化菌属在滤池下部丰度最高,自养反硝化菌属在滤池中部丰度最高。异养反硝化滤池中,Thauera(陶厄氏菌属)、Meiothermus(亚栖热菌属)、Acidovorax(食酸菌属)这三种异养反硝化菌属丰度最高,丰度随着滤池高度的上升而升高;自养反硝化滤池中,Thiobacillus(硫杆菌属)等自养反硝化菌属在在滤池中部的富集程度最高,而上部最低。相比于仅是异养或自养反硝化菌属占优势的常规反硝化滤池,在营养方式不同的反硝化菌共同作用之下,木屑-硫磺填充床反硝化滤池的深度脱氮效果得以强化。