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城镇污水处理厂尾水具有水量大，污染物浓度低，可生化性差等特点，其中含有的氮磷和部分可溶性难降解有机物，会对自然湖泊产生不良影响。为维持生态平衡，提高污水回用率，各地纷纷出台准Ⅳ类水质标准。针对城镇污水处理厂C/N比低，出水总氮不稳定，污水厂场地有限，二次提标改造难度大等问题，本研究选择大孔树脂与生物强化脱氮结合工艺，有效解决了单一生化脱氮工艺的各种不足。采用脱氮大孔树脂进行深度处理，确保了在各种不利条件下，总氮指标的稳定达标。使用生物强化脱氮工艺实现了树脂脱附液中高浓度总氮的去除，其具有占地面积小，脱氮效果稳定，反硝化所需C/N低于传统用量等优势。
本研究考察了温度、吸附时间和共存阴离子对大孔树脂脱氮吸附性能的影响，进行了大孔树脂对硝态氮的吸附机理探究，对树脂吸附等温线拟合、热力学参数计算和动力学进行了探究。并在上述研究基础上考察了大孔树脂对城镇污水处理厂实际二级出水中TN、TP、COD和氨氮等各项水质指标的深度处理效果，开展了树脂的再生条件和再生脱附液的高效脱氮处理研究。得到以下的主要结论:
(1)正常气温变化对树脂吸附无显著影响，最佳吸附温度为25℃;树脂的平衡吸附时间为60min，平衡吸附量为9.8924mg/g。即使是溶液中存在中高浓度的硫酸根及其他竞争性离子，其对硝酸根也展现极强的选择性。
(2)对树脂的热力学分析发现，Langmuir模型可以更好的模拟树脂吸附行为，且在三个温度中25℃下的等温吸附线拟合度更高，说明树脂的吸附容量有限，树脂对硝态氮的吸附主要以能量均匀的单分子层吸附为主;热力学参数△H＞0吸附反应为吸热反应，△S＞0熵增，表示树脂对硝酸根离子的吸附为自发的吸热反应，△G＜0表示吸附可自发进行。对树脂动力学分析发现树脂吸附硝酸根的动力学行为更符合准一级动力学模型，树脂对硝态氮的吸附过程中内扩散作用较弱。
(3)树脂脱氮中试现场运行，连续稳定运行2个月，在进水量100L/h、HRT=5min、高径比为8条件下，经大孔树脂吸附后平均出水COD＜20mg/L，TN＜1.5mg/L，氨氮＜0.5mg/L，对COD、TP、氨氮、硝态氮、总氮的去除率分别达到41.65％、42.96％、55.37％、91.8％、90.81％，对TN的去除效果明显，出水标准达到地表水Ⅳ类水质标准。树脂在100L/h流速下的动态吸附时间为40小时，吸附容量4.4kg/m3。
(4)吸附饱和后的树脂使用25L(3.5BV)6％的氯化钠溶液反冲洗至少1小时，再用35L清水冲洗，再生效果最佳。共得到60L浓缩反洗液占吸附处理水量的1.5％，脱附液产生量少。再生液在多级AO生化池中以运行条件HRT=12h，C/N=6脱氮后，出水总氮平均浓度为21.63mg/L，总氮去除率达到95.65％。
(5)高通量测序表明，随着系统运行微生物的演变，微生物的丰度和多样性都有所降低，但是有新增的反硝化功能菌群。Proteobacteria（变形菌门）是系统微生物中最丰富的门，占比50％以上，变形菌门下主要含有α、β、γ变形菌纲。系统在运行一段时间后，经过演变新增加的优势菌属有Hyphomonas（生丝单胞菌属）、Azoarcus（固氮弧菌属）、Planctomicrobium（动性杆菌属）、Thauera（陶厄氏菌属），这些功能菌属具有反硝化和降解芳香族有机化合物的功能。
(6)树脂出水与再生液反硝化系统出水混合排放后出水平均浓度:COD为8.8mg/L;TP为0.12mg/L;氨氮0.2mg/L;总氮1.29mg/L，总出水水质达地表Ⅳ类水质标准。通过成本核算，大孔树脂法深度处理城镇污水处理厂尾水实现二次提标的成本为0.7135元/m3水。
本研究考察了温度、吸附时间和共存阴离子对大孔树脂脱氮吸附性能的影响，进行了大孔树脂对硝态氮的吸附机理探究，对树脂吸附等温线拟合、热力学参数计算和动力学进行了探究。并在上述研究基础上考察了大孔树脂对城镇污水处理厂实际二级出水中TN、TP、COD和氨氮等各项水质指标的深度处理效果，开展了树脂的再生条件和再生脱附液的高效脱氮处理研究。得到以下的主要结论:
(1)正常气温变化对树脂吸附无显著影响，最佳吸附温度为25℃;树脂的平衡吸附时间为60min，平衡吸附量为9.8924mg/g。即使是溶液中存在中高浓度的硫酸根及其他竞争性离子，其对硝酸根也展现极强的选择性。
(2)对树脂的热力学分析发现，Langmuir模型可以更好的模拟树脂吸附行为，且在三个温度中25℃下的等温吸附线拟合度更高，说明树脂的吸附容量有限，树脂对硝态氮的吸附主要以能量均匀的单分子层吸附为主;热力学参数△H＞0吸附反应为吸热反应，△S＞0熵增，表示树脂对硝酸根离子的吸附为自发的吸热反应，△G＜0表示吸附可自发进行。对树脂动力学分析发现树脂吸附硝酸根的动力学行为更符合准一级动力学模型，树脂对硝态氮的吸附过程中内扩散作用较弱。
(3)树脂脱氮中试现场运行，连续稳定运行2个月，在进水量100L/h、HRT=5min、高径比为8条件下，经大孔树脂吸附后平均出水COD＜20mg/L，TN＜1.5mg/L，氨氮＜0.5mg/L，对COD、TP、氨氮、硝态氮、总氮的去除率分别达到41.65％、42.96％、55.37％、91.8％、90.81％，对TN的去除效果明显，出水标准达到地表水Ⅳ类水质标准。树脂在100L/h流速下的动态吸附时间为40小时，吸附容量4.4kg/m3。
(4)吸附饱和后的树脂使用25L(3.5BV)6％的氯化钠溶液反冲洗至少1小时，再用35L清水冲洗，再生效果最佳。共得到60L浓缩反洗液占吸附处理水量的1.5％，脱附液产生量少。再生液在多级AO生化池中以运行条件HRT=12h，C/N=6脱氮后，出水总氮平均浓度为21.63mg/L，总氮去除率达到95.65％。
(5)高通量测序表明，随着系统运行微生物的演变，微生物的丰度和多样性都有所降低，但是有新增的反硝化功能菌群。Proteobacteria（变形菌门）是系统微生物中最丰富的门，占比50％以上，变形菌门下主要含有α、β、γ变形菌纲。系统在运行一段时间后，经过演变新增加的优势菌属有Hyphomonas（生丝单胞菌属）、Azoarcus（固氮弧菌属）、Planctomicrobium（动性杆菌属）、Thauera（陶厄氏菌属），这些功能菌属具有反硝化和降解芳香族有机化合物的功能。
(6)树脂出水与再生液反硝化系统出水混合排放后出水平均浓度:COD为8.8mg/L;TP为0.12mg/L;氨氮0.2mg/L;总氮1.29mg/L，总出水水质达地表Ⅳ类水质标准。通过成本核算，大孔树脂法深度处理城镇污水处理厂尾水实现二次提标的成本为0.7135元/m3水。