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针对冬季冰封期城市污水处理效率降低的实际问题,本文采用化学混凝-两级曝气生物滤池(BAF)组合工艺对低温城市污水进行强化处理,分别考察了组合工艺小试和中试的除污效能并确定了最佳运行参数,在上述试验研究基础上建立并开展了化学混凝-两级BAF组合工艺的示范工程研究。在实验室小试研究中,以COD、SCOD、TOC、TP、SS、NH4+-N和TN去除率为主要指标,分别考察了硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁和硫酸铝四种混凝剂对低温城市污水的处理效果,并确定硫酸铝为最佳混凝剂。低温条件下(6-10℃)化学混凝工艺的最佳工艺参数为pH 6.5-7.0,硫酸铝投量25-30mg/L,在其最佳pH值与投加量下,TP、SS、TOC、COD、SCOD、TN、NH4+-N的去除率分别为89.6%、97.3%、49.7%、47.1%、25.3%、7.1%和8.2%。另外分别研究了常温和低温条件下两级BAF工艺对污水的处理效果以及运行条件对反应器除污效能的影响,在此基础上确定了BAF反冲洗的周期、方式及强度。实验结果表明,常温下两级BAF对污水COD和NH4+-N有良好的去除效果,滤速为0.33-1m/h时,它们的去除率分别为84%和93%；而低温条件下(6-10℃)该工艺的去除效果不佳,COD和NH4+-N的去除率分别只有60%和47%,当投加甲醇作为外加碳源时,TN的去除率由35%提高至60%,且其去除率随甲醇投加量的增加有一定的提高。现场中试试验以大庆东城污水处理厂的进水为试验原水,重点考察了在化学混凝的强化作用下,BAF对低温城市污水中有机物、氮和磷等污染物的净化效能。试验结果表明,单独采用两级BAF工艺,当原水COD、NH4+-N、TN和TP的平均浓度分别为450 mg/L、45 mg/L、60 mg/L和6 mg/L左右时,BAF可在25天内完成挂膜;系统运行稳定后,常温条件下(大于10℃)COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为94.3%、97.5%、77.71%和95.6%；低温条件下(10℃以下时),当混凝剂硫酸铝投量为25-30 mg/L时,组合工艺出水的COD、NH4+-N、TN和TP平均浓度分别为45.2 mg/L、3.26 mg/L、12.56 mg/L和0.43 mg/L。示范工程经过一年多的调试运行,处理效果基本达到稳定,系统出水中COD、NH4+-N和TP平均浓度分别为41.2mg/L、2.91mg/L和0.46mg/L,主要指标能够满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。