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我国西北部绝大多数地区气候干旱,降水稀少,蒸发量大,干旱半干旱地区土地面积约占全国总土地面积的32%。但其人口数量却不到全国的8%,同时我国西北地区居住在农村的人口占到七成。随着我国经济的迅速发展,农村生活水平不断改善提高,农村污水的水质也产生了多样化,氮磷含量较高,直接排入附近河流会对环境造成污染,所以分散式生活污水逐渐成为了环境中主要的污染源之一,研究一种经济有效的污水分散处理技术已经逐渐成为国内外治理农村生活污水的一种主流,为响应对西部地区生态物种及环境保护的号召,农村生活污水和青藏铁路沿线站台及沿路的便利店等服务设施所排出的污水需要经过处理才能排放。因此研究设计一种经济、高效的分散型生活污水处理系统,对于农村生活污水的治理具有重大意义。本研究以生物海绵铁技术为基础,以西北农村生活污水为处理对象设计了一套集塔式生物循环滤池和土地处理系统等工艺于一体的生物强化型污水处理一体化装备。研究的主要成果如下:（1）以塔式生物循环滤池作为研究对象,采用人工挂膜与自然挂膜相结合,对反应器内的载体进行挂膜,考察塔式生物循环滤池对生活污水中COD、NH4+-N、TN、TP污染物的去除效果得出有以下结论:以铁+聚氨酯泡沫为填料的反应器,第16天后,该反应器COD、NH4+-N、TN、TP去除率稳定在85.53%、74.29%、39.55%、40.71%左右。将两个滤柱中的载体取出对表面进行观察,发现载体表面生成一层褐色的黏糊状生物膜,随着反应天数的增加,载体表面的生物膜慢慢增多,颜色也从褐色变为棕色,最后变成暗黑色,此时载体表面生物膜的颜色形态不再发生变化,这说明反应器中填料已成功挂膜。（2）反应器在稳定运行过程中,通过对比反应器在不同水力负荷、有机负荷、水力停留时间、温度条件下对生活污水的去除效果,得出塔式循环生物滤池的最佳工况点,即水力负荷为1.433m3/（m2*h）、水力停留时间为10h、有机负荷为500mg/L、温度为夏季高温,反应器对生活污水中各污染物的去除效率最高,其出水浓度平均COD为48.65mg/L、NH4+-N为14.37mg/L、TN为26.88、TP为3.62mg/L,COD和NH4+-N在最佳条件下满足污水一级b排放标准,TN和TP在最佳条件下均无法满足二级排放标准。对比不同填料方式载体1、载体2、载体3的反应器在各种条件下对生活污水的去除效果,得出以载体2为填料的反应器对生活污水的去除效果最好。（3）通过对污染物在被反应器去除的过程分析,污染物随着时间的增加先被快速降解到最低值,过了一段时间又有缓慢增加的现象,对其反应过程分析得出污水中NH4+-N在被去除过程中,载体表面附着的硝化菌和亚硝化细菌较多,在氧气充足条件下微生物将氨氮转化为亚硝酸盐的亚硝化反应,加上亚硝酸盐逐渐被氧化成硝酸盐的硝化反应使得氨氮被大量去除,亚硝氮先逐渐增高又降低,但明显加入海绵铁的反应器反硝化反应要优于另外一个,其总氮去除率平均要高8%左右,说明反应过程中存在反硝化反应,从而验证了生物海绵铁具有良好的脱氮除磷效果。（4）反应器在稳定运行过程中,通过比较在不同条件下聚氨酯泡沫+海绵铁滤柱与聚氨酯泡沫对生活污水的去除效果,实验得出:聚氨酯泡沫+海绵铁滤柱反应器的去除效果要明显高于聚氨酯泡沫反应器,验证了生物海绵铁体系的强氧化性,以及其在脱氮除磷的优势,并通过测定两种塑料小球中生物膜的活性污泥指标,发现前者微生物总量明显要比后者高。（5）为更加明晰污染物在被塔式循环生物滤池的降解过程,本实验将对降解过程进行动力学分析得出:对反应过程过程进行拟合时,采用一级反应动力学方程拟合度最高（R2>0.94）,表面负荷为1.911m3/（m2*h）的R2=0.94,拟合程度最高,半衰期为3.04h,零级反应动力学和二级反应动力学较低;（6）本章以土地处理系统作为研究对象,塔式生物循环滤池作为工艺的预处理系统,其出水作为土地处理系统的进水以期对生活污水进行后续处理,研究组合工艺对生活污水的去除效果得到如下结论:（1）土地处理系统在不同填料方式对农村生活污水中污染物的去除效果是不同的,土地处理中的土壤本来就对生活污水有一定的去除效果就具有一定的优势,编号为SFCW-1#的反应器里面加入了一定量的海绵铁,大大加强了对污染物的的降解能力。三个反应器中SFCW-1#的平均去除率最高,COD和NH4+-N出水浓度平均值分别为32.54mg/L和12.07mg/L,达到了污水一级b排放标准,发现SFCW-1#和SFCW-2#中聚氨酯泡沫填料更利于发挥它固定化生物的作用,延长反应器的水力停留时间,增加与污染物的反应时间。（2）由于SFCW-1#反应器中海绵铁的介入,其强氧化性加快了反应过程中硝化与反硝化的作用,三个廊道中TN、TP得到了更进一步的降解,三个反应器中SFCW-1#的平均去除率最高,出水浓度平均值分别为18.24mg/L和2.85mg/L,TN达到了污水一级b排放标准,TP达到了污水二级排放标准,从而验证了生物海绵铁具有脱氮除磷的作用。