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随着三峡库区水环境保护要求的提高，库区污水处理厂均面临功能提升改造，以使其处理出水优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B标准，甚至达到一级A标。提级达标的难度主要在于如何保证出水总氮达标。现有城市污水处理厂在不增加外投碳源条件下，采用何种工艺使总氮达标，是目前亟待研究解决的现实问题。三峡库区污水处理厂以各种形式的氧化沟工艺为主，为提高氧化沟的生物脱氮效率而不投加碳源，本课题选择在Carrousel2000氧化沟中投加悬浮填料的方式研究该复合式氧化沟的生物脱氮性能。在污泥回流比为50%、混合液回流比为250%时，以填料投配比（10%、20%、30%）、水力停留时间（7.5h、10h、12.5h）、污泥龄（15d、20d、25d）和曝气量（40L/h、60L/h、80L/h）作为正交试验的试验参数，共做九次工况试验。通过正交试验的极差分析可以得出，按影响程度由大到小的顺序，出水COD浓度的影响因素依次为曝气量、水力停留时间、投配比、污泥龄；出水氨氮浓度的影响因素依次为水力停留时间、曝气量、投配比、污泥龄；出水总氮浓度的影响因素依次为投配比、曝气量、水力停留时间、污泥龄。经过综合比较后，得出最优工况为填料投配比30%、曝气量80L/h、水力停留时间10h、污泥龄25d。根据正交试验结果及经验，并考虑到同时硝化反硝化通常在较低溶解氧浓度时发生，故以最优工况80L/h曝气量为基准依次递减，分别选取80L/h、65L/h、50L/h观察曝气量对同时硝化反硝化（SND）的影响以及对氨氮和总氮去除的影响。试验结果表明，当曝气量为80L/h时，出水氨氮、总氮的平均值分别为0.94mg/L、12.07mg/L，平均去除率分别为97.07%、69.23%，SND/TN为11.82%；当曝气量为65L/h时，出水氨氮、总氮的平均值分别为4.43mg/L、10.14mg/L，平均去除率分别为86.18%、74.15%，SND/TN为14.92%；当曝气量为50L/h时，出水氨氮、总氮的平均值分别为7.69mg/L、13.84mg/L，平均去除率分别为76.51%、62.25%，SND/TN为20.51%。即当曝气量为65L/h时，系统TN去除效率最高、SND效果较好，低DO有利于发生SND。研究结果表明，通过投加悬浮填料，Carrousel氧化沟出水总氮可以达到一级A标。本研究后期经扫描电镜观察到的硅藻及其附着于生物膜上的固定方式，为固定化藻类净化含氮磷污水的研发提供了一条可行的固定化方式。本研究结果为氧化沟强化生物脱氮提供了一条可行途径，并为以氧化沟为主体工艺的污水处理厂出水总氮提级达标提供技术与理论支撑。