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螺旋升流式反应器(Spiral Up-Flow Reactor, SUFR)系统是在UCT工艺的基础上对单个反应器技术进行优化设计的,具有机械导流系统的新型污水处理立式反应技术。反应器中水流以螺旋升流方式行进,可形成较好的活塞流流态,基质浓度呈明显的梯度分布。论文在前期研究的基础上,主要进行了如下试验研究:①考察了进水碳氮比(C/N)、污泥龄(SRT)、溶解氧浓度(DO)对SUFR系统生物脱氮除磷的影响,并结合反应器特性进行试验分析,以优化系统运行工况;②通过对SUFR系统好氧反硝化菌的分离、筛选及鉴定,考察该系统好氧反硝化作用存在的可能性;③SUFR系统生物脱氮动力学模式的建立、模拟与分析。通过以上试验研究发现,进水C/N、SRT和DO都会影响SUFR系统的脱氮除磷效果。进水C/N在7～13范围内变化时,进水C/N对SUFR系统去除CODcr与TP效果的影响不明显,平均去除率分别为95.2%和93.9%。当进水C/N<9.4时,TN的去除率随C/N的增大而快速提高,而当进水C/N>9.4时,TN的去除率稳定在81.1%～85.6%。系统的硝化效果较稳定,氨氮的去除率保持在90.5%～98.8%;系统的反硝化作用随C/N的增大有所增强,出水硝酸盐氮浓度逐渐降低。当污泥龄控制在20天时,系统同步脱氮除磷效果较好,此时,CODcr、TP、NH3-N、TN的平均去除率分别为96.53%、92.75%、91.52%、83.53%,出水水质达到城市污水GB18918-2002一级排放标准;同时,系统污泥浓度较高,且污泥絮凝沉降性能良好。为兼顾生物脱氮和生物除磷的需要,DO应控制在2.5～3.0mg.L-1范围内,此时,CODcr、TP、NH3-N、TN的平均去除率分别为94.89%、93.54%、94.62%、83.28%,各指标均能达到一级排放标准。试验以硝态氮为唯一氮源的好氧反硝化培养基,从SUFR系统好氧反应器中分离、筛选出两株好氧反硝化菌,分别命名为Y3和Y4。Y3菌落为圆形、粉红色,Y4菌落为圆形、橙红色;菌株Y3和Y4均为革兰氏阳性、杆状菌。经过16SrDNA测序并结合同源性比对分析,鉴别出菌株Y3为红球菌属(Rhodococcus sp),Y4为戈登氏菌属(Gordonia sp)。通过对SUFR系统建立物料平衡方程,推导出系统缺氧反硝化和好氧硝化的动力学方程,并求出其动力学参数,在此基础上建立了系统的生物脱氮动力学模式。试验结果表明,本试验推导出的动力学模式具有较高的数据拟合能力,可以较好地模拟SUFR系统的生物脱氮过程。本研究获得了可用于实际设计及运行控制的重要参数,为螺旋升流式反应器的工程应用提供了技术支撑。