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农村生活污水处理设施靠近居民区,且无恶臭收集和处理设施,产生的二次恶臭污染严重影响了居民生活环境和身体健康。随着我国农村居民环保意识的提高,恶臭污染的控制和治理将成为小型分散式生活污水处理的必然要求。针对常规处理工艺存在脱氮不稳定和二次恶臭污染的不足,厌氧-缺氧-跌水充氧接触氧化-人工湿地新型生物生态组合工艺通过将硝化液回流至缺氧反应器,以硝态氮氧化恶臭污染物,同时解决了污水脱氮和除臭的问题,既节约了能源,又降低了基建和运行费用。本研究对作为新型组合工艺重要组成和创新部分的缺氧反应器进行脱氮和除臭性能研究,可为新型组合工艺的设计、建设和运行提供理论依据和技术支持,同时为污水同步脱氮除臭新技术的工程应用提供借鉴。 在温度为10℃~30℃,进水流量分别为3.17L/d、4.75L/d和9.500L/d,回流比分别为100%、200%和300%条件下,采用小试规模的新型组合工艺处理校园生活污水,进行了如下试验:研究缺氧反应器脱氮机理、影响因素和最佳参数;研究缺氧反应器除臭机理、影响因素和最佳参数;进行组合工艺参数耦合研究,考察参数耦合后工艺运行效果,分析各单元对污染物去除的贡献率。试验结论如下: (1)缺氧反应器具有同步脱氮和除臭的性能。在进水流量为4.75L/d(厌氧HRT为2d)、回流比为200%时,缺氧反应器脱氮和除臭效果同时达到最佳:总氮平均去除12.61mg/L,平均去除率为36.12%;缺氧区平均恶臭浓度为633倍,恶臭浓度平均去除率为87.28%。在此进水条件下,缺氧反应器最佳深径比为6。最佳深径比区间内,总氮平均去除12.09mg/L,平均去除率为34.18%;氨氮平均去除5.46mg/L,平均去除率为17.11%;硫化氢平均去除6.83mg/L,平均去除率为51.72%。缺氧反应器通过反硝化和同化作用双途径脱氮,两者对脱氮的贡献率分别为56.26%和43.26%,沿程反硝化作用减弱,脱氮能力降低。缺氧反应器主要通过去除氨氮和硫化氢除臭,由于硫化氢的恶臭强度和去除量均大于氨氮,硫化氢去除对恶臭治理的贡献要大于氨氮,沿程氨氮和硫化氢去除量减少,除臭能力减弱。 (2)温度在10℃~30℃之间时,缺氧反应器脱氮和除臭效果随温度的上升而增强;进水硝态氮负荷在4mg/L~12mg/L之间时,缺氧反应器脱氮和除臭效果随进水硝态氮负荷的增大而增强;表面负荷在0.053m/h~0.317m/h之间时,缺氧反应器脱氮和除臭效果随表面负荷的增大呈现先增强后降低的趋势,在表面负荷为0.119m/h处缺氧反应器脱氮和除臭效果达到最佳;不同进水流量下缺氧反应器脱氮除臭最佳回流比不同,进水流量为9.50L/d的最佳回流比为100%,进水流量为4.75L/d的最佳回流比为200%,进水流量为3.17L/d的最佳回流比为300%。 (3)组合工艺最佳迸水流量为4.75L/d,回流比为200%。在此运行条件下,在秋季时出水COD、氨氮、总氮和总磷浓度满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准要求。在冬季时出水COD、氨氮、总氮和总磷浓度满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准要求。厌氧单元、缺氧单元、好氧单元和生态单元对COD去除贡献率分别为70.71%、13.97%、2.82%和12.50%;对氨氮去除贡献率分别为18.64%、18.96%、38.24%和24.15%;对总氮去除贡献率分别为19.92%、47.09%、3.59%和29.40%;对总磷去除贡献率分别为11.49%、20.33%、4.94%和63.25%。可见缺氧反应器除具有脱氮和除臭功能外,还具有一定有机物降解能力和除磷作用。