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分散式污水处理系统具有就地处理和就地回用的特点,无需大规模管网建设和专业化管理维护,应用灵活方便,适用于农村生活污水的处理。然而,分散式污水处理系统对总氮(TN)的去除效果并不理想。为满足环保要求,迫切需要研发新型低成本高效去除分散式生活污水中总氮的处理技术。为了更加有效地去除农村生活污水中的TN,本研究构建了一种由垂直流生物滴滤池(Vertical Flow Trickling Filter, VFTF)和水平流多介质土壤层生物反应器(Horizontal Flow Multi-Soil-Layering, HFMSL)复合而成的新型二级污水处理系统。在复合系统中,垂直流生物滴滤池以沸石为填料,其对TN去除的主要功能是在污水处理过程中实现充分的硝化作用；与此同时,由土壤模块层(Soil Mixture Block, SMB)和渗滤层(Permeable layer, PL)交替排列组成的水平流多介质土壤层系统,其主要功能是在污水处理过程中实现良好的反硝化作用。进水为模拟的化粪池出水,水力负荷速率控制在660 L.m-2-d-1,由定时器控制水泵间歇性地喷洒至前段VFTF,经过前段处理的污水进而自由滴入后段HFMSL.实验主要研究了不同运行条件,如进水碳氮比(C/N)为2：1、5：1、8：1和进水频率为16s/60min、8s/30min、4s/15min等对该复合系统处理性能的影响。结果表明：(1)该复合系统在整个实验过程中化学需氧量(CODCr)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)和总氮(TN)的平均去除率分别达到了90.8%、90.8%、94.2%、85.4%,对应出水污染物浓度分别为20.6 mg·L-1、0.34 mg·-1、2.8 mg·L-1、7.2 mg-L-1,均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。(2)根据实验结果估算推测,实验装置在进水碳氮比为7：1,进水频率为8s/30min时,其处理污水的性能达到最佳。在此运行条件下,系统总氮去除率最高可以达到92.8%,对应除氮量为30.2 g.m-2.d-1。(3)为了提高系统除氮能力,需要通过调节进水碳氮比和进水频率来保持系统前段VFTF具备充分的硝化能力,同时确保系统后段HFMSL有足够的碳源以实现理想的反硝化能力。然而,在实际应用中处理生活污水,从经济上和技术上考虑,比起调节进水水质或系统运行条件,更为合理的提高系统除氮能力的方式应该是在SMB中适量添加更多的可供生物降解的碳介质。(4)实验中,将MSL设置为水平流进水,有效的提高了系统的水力停留时间；系统采用淹没式出水,为系统反硝化提供了良好的厌氧环境；同时,系统中SMB中添加的碳介质也为污水处理过程中的反硝化作用提供了充分的碳源。(5)此外,在进水水力负荷相等的前提下,对于间歇进水系统,提高其进水频率,等同于提高了污水在前段系统中的停留时间,使污水与系统内填料充分接触混合,有效的提高了系统的处理效率。鉴于以上优势,新型的VFTF-HFMSL二级复合系统在水力负荷冲击试验阶段也表现出理想的稳定性和净化性能。同时,该复合系统在实际应用中的表现也值得期待!