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随着水资源危机的日益加重,城市再生水被普遍作为城市杂用水、景观用水、工业冷却水等。由于受污水处理技术限制,污水处理厂尾水中总氮和总磷含量均不能稳定达到《城市污水再生利用景观环境用水水质》标准的要求,其中总氮?15mg/L,总磷?0.5mg/L;同时,目前我国尚未对城市污水处理厂内分泌干扰类等微污染物排放作出明确要求。有调查发现,在我国的各大污水厂的尾水中均能检测到邻苯二甲酸酯类(PAEs)污染物,对污水回用产生潜在的生态风险。因此,有必要寻求一种新的工艺以达到同步脱氮除磷及去除邻苯二甲酸酯类微污染物的目的。三维电极生物膜耦合硫铁同步脱氮除磷工艺(Three-dimensional biofilm-electrode and iron/sulfur autotrophic system,3DBER-S-Fe)在传统三维电极生物膜工艺(3DBER)加入一定比例的海绵铁和硫磺颗粒,形成“异养+氢自养+硫自养+微电凝聚”耦合反硝化脱氮同步除磷体系,从而实现低碳氮比污水厂尾水深度脱氮同步除磷目标。该系统内由于填料的物理吸附作用、电流所产生的电化学作用以及生物膜的生物降解作用,能够实现高效脱氮除磷的同时去除PAEs目的。本研究针对污水厂尾水水质特点,探索了该工艺同步脱氮除磷及去除PAEs效果。研究内容包括:首先,采用分散固相萃取(DSPE)建立了再生水样中PAEs富集浓缩预处理方法,对影响萃取效率的各个条件进行了优化,确定了最佳萃取条件;然后,研究了3DBER-S-Fe工艺在不同HRT、电流强度、C/N及进水PAEs浓度条件下的运行特性;本研究还运用基于Miseq高通量测序技术分析了系统中微生物群落的构成;最后,对3DBER-S-Fe反应器内氮磷及PAEs去除机理进行了分析。研究本研究从宏观运行效果和微生物角度分析了3DBER-S-Fe强化脱氮除磷及去除PAEs的作用机理,为污水处理厂尾水深度处理提供技术参考。主要研究结果如下:3DBER-S-Fe工艺不同条件下,均有较好的脱氮除磷及PAEs去除能力,在C/N(TOC/TN)=0.4,ρ(DBP、DEHP)=500μg/L,HRT=6h,I=300m A条件下,DBP去除率为97%,DEHP去除率为84%,NO3--N和TN去除率分别为98%和83%,总磷去除率为70%左右。通过Miseq高通量测序发现,3DBER-S-Fe系统中存在着多种反硝化菌,其中具有硫自养反硝化功能的Thiobacillus(硫杆菌属)为优势菌,另外还存在着其他多种具有除磷功能及降解微生物的菌种。3DBER-S-Fe反应器填料及结构的特殊性使其具有深度脱氮及去除PAEs的能力,该系统内存在异养反硝化、硫自养反硝化、氢自养反硝化及铁自养反硝化等多种反硝化作用;单质硫通过硫自养反硝化作用提供电子供体,加强脱氮作用。海绵铁填料可以促进体系产生H2,并为铁自养反硝化作用提供了电子供体,同时海绵铁溶出的铁离子通过絮凝沉淀作用,起到了除磷的作用;系统中大量的活性炭对PAEs具有很强的吸附能力,同时还存在能够降解有毒有机物的微生物。反应器通过利用填料的物理吸附作用、电流所产生的电化学作用以及生物膜的生物降解作用,能够在高效脱氮除磷的同时去除PAEs污染。本研究对于推进污水资源化进程,提高再生水品质具有重要意义。