摘要
摘要
硫自养反硝化技术近年来成为污水深度脱氮研究领域的热点，然而该工
艺预先置入单质硫填料，当进水硝氮浓度或水量波动时，出水硝氮浓度被动
变化，存在出水硝氮超标风险或过度脱氮问题。现有投加溶解性电子供体的
方法，运行成本高且仅能单调控工艺脱氮性能。本研究针对重力流硫自养反
硝化固定床工艺，提出了变液位运行定向调控工艺脱氮性能的新方法，探究
了封闭体系和开放体系条件下对工艺脱氮性能的调控范围、响应时间和调控
机制等问题；构建了针对上述两种体系的动力学模型，其能够指导工艺在特
定液位运行，从而实现工艺出水硝氮浓度稳定并节省单质硫填料的消耗。
在封闭体系下（反应器与大气隔绝），探究了进水硝氮浓度和名义空床
停留时间对变液位调控范围的影响，发现进水硝氮浓度对硝氮去除浓度调控
范围无影响（5.30mg/L）；随着EBCTn变短均能影响硝氮去除浓度的调控
范围从5.22mg/L减少至3.82mg/L。通过切换工艺运行液位，探明了变液
位对工艺脱氮性能下调和上调的稳态响应时间分别为7h和24h。进一步揭
示了脱氮效率得以调节的直接原因，阐明了滴滤状态下部分填料不能接触水
流造成生物膜失活是脱氮效率上调响应时间较长的原因。
在开放体系下（反应器与大气连通），基于与封闭体系相同的参数条件
研究了变液位运行的调控范围、影响因素和响应时间等问题。发现进水硝氮
浓度和名义空床停留时间对调控范围的影响规律与封闭体系一致，但由于开
放体系氧气介入使得脱氮效率调控范围提升2倍左右。同时发现脱氮效率下
调的稳态响应时间基本不变，但上调稳态响应时间延长1倍。进一步通过微
生物群落分析，阐明了稳态响应时间延长的可能机制在于开放体系下滴滤状
态与浸没状态填料生物膜群落结构差异大于封闭体系。
基于上述研究数据，构建了硫自养反硝化变液位运行工况下的半级动力
学模型，其中封闭体系下模型为单一表达式，浸没状态和滴滤状态的动力学
常数分别为8.575和5.443mg1/2/（L1/2h），开放体系下由于氧气介入动力
学常数与进水流量呈线性相关关系，总体上呈现为方程组形式。在进水硝氮
浓度波动情况下，探究了模型指导工艺运行调控的有效性，结果表明实际出
水硝氮浓度与目标出水浓度的偏差总体上可控制在9.23%以内。进一步通过
技术经济分析，在研究工况条件可实现单质硫填料节省最大23.34%的效果。
关键词：硫自养；反硝化；负荷调控；生物处理
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Abstract
Abstract
Inrecentyears,sulfurautotrophicdenitrificationtechnologyhas
becomeahotspotintheresearchfieldofdeepdenitrificationofsewage.
However,theprocesshasplacedsimplesulfurfillerinadvance.Whenthe
influentnitratenitrogenconcentrationorwatervolumefluctuates,the
effluentnitratenitrogenconcentrationchangespassively,andthereisarisk
ofeffluentnitratenitrogenexceedingthestandardorexcessive
denitrification.Theexistingmethodofaddingsolubleelectrondonor