复合填料硫杆菌协同钙铁矿物滤料除磷的研究_钟彩英.pdf

第12期钟彩英，刘伟，焦雅雯，等.复合填料硫杆菌协同钙铁矿物滤料除磷的研究J.环境科学与技术，2022，45（12）：29-37.Zhong Caiying，Liu Wei，JiaoYawen，et al.Phosphorus removal based on composite filler culture of Thiobacillus with calcium and iron mineral filter mediaJ.Environmental Science&Technology，2022，45（12）：29-37.环境科学与技术 编辑部：（网址）http:/（电话）027-87643502（电子信箱）收稿日期：2022-05-18；修回2022-07-29基金项目：民生科技项目（202002020062）作者简介：钟彩英（1995-），女，硕士，主要从事水处理技术与开发，（电子信箱）ZCY_；*通讯作者。复合填料硫杆菌协同钙铁矿物滤料除磷的研究钟彩英1，刘伟1，焦雅雯1，朱斌1，2*（1.广东自华科技有限公司，广东佛山528300；2.华南理工大学，广东广州510000）摘要：农村分散式污水处理设备数量多，分布零散，采用投加药剂的化学除磷工艺会使运行和管理成本倍增。鉴于此，该文以农村污水为研究对象，提供一种无须经常配药，滤料更换周期长，就能达到除磷率高、出水清澈无色度的方法。该研究在复合填料柱中进行硫杆菌的启动驯化，并在达到稳定运行时，进行基于复合填料培养硫杆菌协同钙铁矿物滤料除磷的工艺研究。通过单因素和BOX-Behnken响应面法对产酸反应、除磷反应进行优化，优化后通过串联两根反应柱起到深度除磷作用。模型优化结果表明，复合填料柱的最佳参数为：出水溶解氧为2 mg/L，上升流速为0.75 m/h，填料高度120 cm；复合滤料柱的最佳参数为：进水pH为2.8，上升流速为0.9 m/h，滤料高度75 cm。待系统稳定运行后，总磷去除率可达95%以上，出水水质符合 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级A排放标准。关键词：硫杆菌；硫铝填料；铁钙滤料；除磷；响应面中图分类号：X703文献标志码：Adoi：10.19672/ki.1003-6504.1189.22.338文章编号：1003-6504(2022)12-0029-09Phosphorus Removal Based on Composite Filler Culture of Thiobacilluswith Calcium and Iron Mineral Filter MediaZHONG Caiying1，LIU Wei1，JIAO Yawen1，ZHU Bin1，2*（1.Guangdong Zihua Technology Co.,Ltd.,Foshan 528300,China;2.South China University of Technology,Guangzhou 510000,China）Abstract：Rural decentralized wastewater treatment facilities using dosing agents for chemical phosphorus removal is numerous and well-scatted,leading to the increase of operation and management costs.Accordingly,a method with characteristicsof high phosphorus removal rate,clear and colorless effluent,low frequency of dosing and long filter media replacement cycleis provided.In this study,the start-up domestication of Thiobacillus in a composite packing column was carried out,and a process study based on composite packing culture of Thiobacillus in cooperation with calcium and iron mineral filter media forphosphorus removal was conducted when stable operation was reached.The acid production reaction and phosphorus removalreaction were optimized using single factor test and BOX-Behnken response surface test.The results showed that the optimalparameters for the composite packed column were dissolved oxygen in the effluent of 2 mg/L,upflow velocity of 0.75 m/h anda packing height of 120 cm;while the optimal parameters for the composite filter media column were pH of the influent of 2.8,upflow velocity of 0.9 m/h and a filter media height of 75 cm.The two reaction columns were connected for experimental testafter parameter optimization,and the reaction results showed that the total phosphorus removal rate could reach over 95%,andthe effluent water quality was in Level A line with Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater TreatmentPlant(GB 18918-2002),when the system was in stable operation.Key words：Thiobacillus;sulfide and aluminum packing;calcium and iron filter;phosphorus removal;response surface近年来涌现多种污水除磷工艺，硫自养同步脱氮除磷是其中一个热点。硫自养反硝化是微生物以还原态硫（S2-、S、S2O32-等）为电子供体，以无机碳作为碳源，将硝酸盐还原为氮气的过程1。国内外已有不少学者开展了硫自养同步脱氮除磷方面的研究，但是目前在国内的研究大多数都处于实验室研究阶段，还未Environmental Science&Technology第45卷 第12期2022年12月Vol.45 No.12Dec.2022第45卷能做到规模化研究及小范围试行推广应用阶段。处于实验阶段的研究对象主要有污水处理厂废水2，3、水产、农业废水4、地下水5和饮用水6处理等，但在农村污水处理方面的研究鲜有报道。当以单质硫作为电子供体时，反应的主要方程式如式（1）7。55S+50NO3-+38H2O+20CO2+4NH4+4C5H7O2N+25N2+55SO42-+64H+（1）由式（1）可知，硫自养反硝化的缺点是产酸反应，H+浓度过高会影响到反硝化体系 pH 平衡，因此需要消耗碱度将其进行中和，所以通常在使用过程中 会 加 入一些碱性物质来中和产生的 H+8。在CN109293164A9公开的一种污水深度脱氮除磷的方法中选取了白云石作为滤料进行中和，取得了较好的脱氮除磷效果，而且中和产生H+，同时为整个反应提供了碳源，具有较好的实用价值。为了有效利用硫自养过程中的产酸反应，清华大学研发出了硫铁耦合工艺，以硫自养反硝化为主、铁化学还原为辅的脱氮及铁化学沉淀除磷的方式进行污水的深度脱氮除磷10。该工艺有效利用在硫自养反硝化过程中产生的H+来更好地促进铁的溶出，既能消耗产生的H+，确保出水的pH保持稳定，又能通过溶出的Fe2+及其氧化生成的Fe3+进一步与污水中的可溶性磷酸盐生成不溶的磷酸盐沉淀，达到同时深度脱氮除磷的目的11，12。厌氧条件下，硫自养同步脱氮除磷工艺以天然铁矿石和单质硫为原料，具有滤料成本低的优势。但厌氧条件下滤料容易堵塞，滤料失效快，同时硫铁耦合工艺无法避免污水管道的腐蚀以及处理后的出水发黄和“返色”现象等问题2。相关研究表明利用金属盐化合物除磷效果受到多种因素的影响与控制13-17。相关研究发现低的pH值具有更好的除磷效果，这是因为H+对金属离子的释放起到至关重要的作用，H+浓度越高时，水中的Fe2+、Al3+浓度就高，从而达到更好的除磷效果13-15。苏晓磊16将硫铁填充床工艺应用于城市污水脱氮除磷中发现，硫铁填充床会因为污水中的氧而产生铁锈，导致管道堵塞。研究发现当溶液的pH值调节为3时，菱铁矿中部分铁化合物可以有效地被溶解13，15。同时有相关研究表明不同停留时间对低品位铁尾矿复合生物滤池脱氮除磷效果也具有重要的影响17。综上，本研究基于硫自养脱氮除磷填料床认识，将用以培养硫杆菌的硫磺颗粒与用以除磷的菱铁矿颗粒分别填充到2根柱子。将此方法应用于农村污水除磷中，且基于响应面法优化方法参数，最后提供一种无须经常配药，滤料更换周期长，就能达到除磷率高、出水清澈无色度的方法。这对于污水处理厂特别是农村分散式污水处理设备的运行管理，提供了极大的便利，大大节约了劳动成本和水处理运行费用。同时此方法结合了定时反冲洗，可以进一步地减缓铁滤料柱出现堵塞的速度，让该技术可以尽快地进入大规模工程运用。1材料与方法1.1工艺原理如图1-，在好氧条件下，复合填料柱中的硫杆菌可以利用单质硫作为底物，通过氧化作用获取能量，消耗O2，并提供大量H+。如图1-，通过控制待处理污水在填料柱和滤料柱中上升流速和停留时间，利用铝土矿和菱铁矿中和酸性污水，提高出水pH，同时溶出铝离子和亚铁离子。在方解石滤料的作用下将出水pH最终调节至68，如式(2)所示7。CaCO3+2H+Ca2+H2O+CO2（2）当pH值缓慢升高至5以上时，Al3+一方面与溶液中的PO43-结合生成AlPO4沉淀（图1-），另一方面通过水合反应生成絮状 Al(OH)3沉淀（图 1-）14。当pH值缓慢升高至6以上时，Fe2+一方面与溶液中的PO43-结合生成Fe3(PO4)2沉淀（图1-），另一方面通过水合反应生成Fe(OH)2沉淀（图1-）；另有部分Fe2+在酸性条件下或在O2的作用下被氧化为Fe3+，当pH值缓慢升高至3以上时，Fe3+结合水中的OH-和PO43-分别生成Fe(OH)3和FePO4沉淀（图1-、）14，18。经过以上工艺流程，待处理污水中的正磷酸通过吸附、沉淀及滤料的滤过截留作用，实现污水除磷和磷资源回收的目的。1.2实验装置如图2所示，填料柱和滤料柱均由有机玻璃制成，内径为6 cm，高度为150 cm，有效容积4 L，填料柱和滤料柱的下方侧壁分别设置一个进水口和气孔，上方侧壁设有3出水口，分别设在高度为80、110、140 cm30第12期钟彩英，等复合填料硫杆菌协同钙铁矿物滤料除磷的研究处。复合填料柱的内部自下而上依次布置了下层承托层、中间填料层、上层截留层，其中下层承托层和上层截留层均采用粒径为510 mm的鹅卵石，铺设高度10 cm；中间填料层以25 mm的铝土矿颗粒作为骨架，并与粒径为 25 mm 的硫磺颗粒按照重量比为 11 进行均匀混合、装填到填料柱中，铺设厚度70120 cm。复合滤料柱内部自下而上依次布置了下层承托层、中层和上层滤料层，下层承托层采用粒径为510 mm的鹅卵石，铺设厚度10 cm；中、上层滤料层分别铺设有粒径大小为25 mm的菱铁矿颗粒和23 mm的方解石颗粒，其体积比为3 1，铺料高度5090 cm。复合填料柱通过填料柱下侧的气孔连接曝气风机来实现连续曝气，曝气量由气体流量计控制。1.3接种菌剂和实验用水复合填料柱中的硫杆菌采用自然挂膜，接种的菌剂浓度为1.52 g/L；开启进水，将培养液通入复合填料柱中，溶氧量控制为56 mg/L，温度控制在2731，循环接种，监测培养过程中培养液的pH和硫酸盐浓度变化；硫杆菌培养完成，取消循环，串联复合填料柱和滤料柱，通入人工模拟农村污水，监测进出水总磷浓度和pH值。1.4实验设计1.4.1单因素试验本文在复合填料柱中以溶解氧、上升流速、填料高度为变量，考察在不同条件下硫化作用的产酸效果，以此为响应面试验确定响应值。通过响应面法确定反应柱中出水pH值在3左右的影响因子顺序及探索、优化出产酸反应的最佳参数，用以后端除磷。以进水pH值、上升流速和滤料高度为变量，了解不同变量条件下复合滤料柱的除磷效果，以此为响应面试验确定响应值，最后优化出除磷反应的最优参数。1.4.2BOX-Behnken响应面设计响应面分析是将反应体系的响应值作为多个因素的函数，通过方差分析来选择实验中最优条件。本文在单因素研究基础上，对2个反应器开展了BOX-Behnken响应面法分析，在复合填料柱中以pH值为响应值，出水溶解氧（dissolved oxygen，DO）、上升流速、复合填料高度3个因素为自变量，其变量的编码和水平如表1所示；复合滤料柱中以总磷去除率为响应值，进水pH值、上升流速、滤料高度3个因素为自变量，其变量的编码和水平如表2所示。表1复合填料柱的 BOX-Behnken法的影响因素及水平Table 1Impact factors and levels of BOX-Behnken designin composite packed column因素A：出水DO/(mgL-1)B：上升流速/(mh-1)C：复合填料高度/cm水平-11.50.759001.750.9105121.05120表2复合滤料柱的BOX-Behnken法的影响因素及水平Table 2Impact factors and levels of BOX-Behnken designin composite filter column因素A：进水pH值B：上升流速/(mh-1)C：滤料高度/cm水平-12.60.756002.91.1257013.21.5801.5实验材料与分析方法待处理污水为人工模拟农村污水，测得总磷浓度34 mg/L。其中模拟农村污水由GR级的KH2PO4配制而成。采用型号为5B-3BW的多参数水质分析仪测定水中总磷、硫酸盐浓度指标。水体总磷采用的是钼锑抗分光光度法(GB/T 11893-1989)；硫酸盐测定方法为铬酸钡光度法(HJ/T 342-2007)；pH 计为美国哈希（HACH）；溶解氧的测定采用雷磁便携式溶解氧仪。硫杆菌由国家微生物菌种保藏中心提供，编号bio-103567DSM9463。31第45卷2结果与讨论2.1复合填料柱中的单因素实验结果如图3所示，复合填料在循环接种10 d之后，pH值从初始值为7.3降至2.9，硫酸盐的浓度从35 mg/L上升至406 mg/L，通过每天的取样观察，有明显的菌胶团出现，表明硫杆菌微生物挂膜完成，启动完成。采用此方法对反应器进行启动被广泛应用于污水处理行业16，19。2.1.1溶解氧（DO）的影响在复合填料柱启动完成后，将上升流速调节至0.75m/h，对应的停留时间(hydraulicretentiontime，HRT)为1.3 h，固定填料高度为100 cm，通过气体流量计改变复合填料中的DO浓度。如图4(a)可以看出随着出水溶解氧的升高，复合填料柱的出水pH值呈现越来越低的趋势；当出水DO浓度大于3 mg/L时，pH值的变化趋于平缓。表明此阶段专性好氧、嗜酸的硫杆菌所需要的溶解氧已达到饱和，继续提高曝气量对pH值的影响不大。赵凯研究表明pH=3时，可以有效地溶解菱铁矿中的碳酸亚铁化合物15。在本实验中出水溶解氧在1.52 mg/L时，出水pH值在3左右，因此选择出水溶解氧保持在1.52 mg/L。2.1.2上升流速的影响出水溶解氧保持在1.52 mg/L，固定填料高度为100 cm，改变进水流量，调整装置的上升流速分别为0.50、0.75、0.95、1.05、1.25、1.5 m/h，对应HRT分别为2.0、1.3、1.1、1.0、0.8、0.7 h。不同上升流速条件下的pH值变化如图4(b)所示，随着上升流速的加快，pH值随之明显上升，这是因为停留时间会影响硫杆菌微生物的繁殖时间。过高的水力负荷有可能使产酸系统中的硫杆菌微生物的流失率大于其增长率，生物浓度的下降会进而影响系统的处理效率20。还可能是因为过快的上升流速会减少硫杆菌硫化作用的反应时间。当上升流速在0.751.05 m/h范围内时，pH值上升速度相对减缓，其中上升流速为1.05 m/h时，其对应的 pH 值为 2.97，因此，上升流速选择不高于1.05 m/h。2.1.3填料高度的影响出水溶解氧控制在1.52mg/L，上升流速为1.05m/h，复合填料高度对出水pH值的影响如图4(c)所示，随着复合填料高度的增加，pH值下降，这是因为填料作为微生物的附着物，在整体处理系统中起着重要的作用，填料的总面积越大，生物可附着的面积也越大，微生物的数量就越多，生物反应器的处理效率就越高。同时，利用铝土矿作为硫磺填料的骨架，其不仅有效地提供孔隙度，还能为后续除磷提供共沉淀金属离子（Al3+），起到除磷目的。在同体积的反应器中，当处理量一定时，孔隙度越高，实际停留时间越长，反应器的容积利用系数越高。另外，高孔隙可以防堵塞、防止产生短流，又有利于微生物的新陈代谢，气体与喷洒水量既能畅通流动，又能充分接触21。因此选择合适的填料骨架和填料高度会更有利于提高生物浓度。当填料高度分别为100 cm和110 cm时，其对应的pH值为3.04和2.93。因此选择填料高度为105 cm。2.2滤料柱中的单因素实验结果2.2.1进水pH值的影响将复合滤料柱中的上升流速调节至0.75 m/h，固定滤料高度为60 cm，探索不同进水pH值对总磷去除率32第12期的影响，如图5(a)，当pH3时，总磷去除率开始下降，由90.6%（pH=3.13）降至51.2%（pH=3.43）。其原因是H+能够更好地促进菱铁矿中Fe2+的溶出，待处理废水中的Fe2+和Al3+在合适的pH条件下，会与正磷酸盐反应生成相应的磷酸盐沉淀或羟基金属磷酸盐沉淀，从而实现废水中磷的去除22，反之则相反。所以，在2.3节的响应面法实验设计中复合滤料柱的进水pH值选择2.63.2。2.2.2上升流速的影响进水pH值控制在3，固定滤料高度为60 cm，改变进水流量，调整装置的上升流速分别为 0.5、0.75、0.95、1.05、1.25、1.5 m/h，对应 HRT 分别为 1.2、0.8、0.6、0.6、0.5、0.4 h。不同上升流速条件下的总磷去除率如图5(b)所示，上升流速保持在0.50.95 m/h范围内时，总磷去除率可以保持在98%以上，在此阶段内改变上升流速的大小对总磷去除效果影响不大；随着上升流速增加到大于0.95 m/h时，总磷去除率呈现下降的趋势。但是上升流速在0.51.5 m/h范围内，测得出水中总磷浓度均小于0.5 mg/L，符合 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级A排放标准。所以，在2.3节的响应面实验设计中复合滤料柱中的上升流速选择0.751.5 m/h。2.2.3滤料高度的影响进水pH值控制在3，上升流速为0.75 m/h，复合滤料高度对总磷去除的影响如图5(c)所示，随着滤料高度的增加，总磷去除率先迅速增大后保持稳定。说明滤料中菱铁矿化合物中的Fe2+溶出越多，水中的金属离子就会与大量水分子反应生成水解产物，水解产物会与正磷酸根离子发生沉淀反应14。滤料高度大于60 cm时，总磷去除率开始大于98%，出水总磷浓度均小于0.5 mg/L，出水符合 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级A排放标准；当滤料高度增加到80 cm时，继续增高滤料高度对总磷去除率的作用变得不明显。所以，在2.3节的响应面实验设计中滤料高度选择在6080 cm内。2.3响应面法优化2.3.1基于复合填料培养硫杆菌响应面分析响应面设计方案和实验结果见表3，利用Design-expert12软件对实验结果进行二次方程的方差分析。出水pH值的二次多项式回归方程为Y=2.98-0.083 7A+0.071 313-0.077 5C+0.03AB-0.027 5AC+0.062 5BC+0.068 0A2+0.038 0B2+0.015 5C2，由表4回归模型的方差分析结果可知，回归模型的F值为15.78，p值为0.000 7，表明该模型方程整体显著性高，可用于描述响应值与各影响因素之间的关系。确定系数R2=0.953 0，说明响应变化可由该响应曲面模型解释，校正确定系数R2adj=0.892 7，失拟项p=0.196 40.05，失拟项不显著，表明模型残差是由随机误差产生，模型可对复合填料柱中的出水pH值进行相关预测和分析23。在3个影响因素中，可以根据F值大小判断单因素和交叉因素对出水pH值影响大小，其顺序分别为：DO填料高度上升流速；填料高度-上升流速DO-上升流速DO-填料高度。表3复合填料柱出水pH值的响应面实验设计及结果Table 3Design and results of response surface analysis on pH valueof effluent from composite packing column实验号1234567891011121314151617A1.751.7521.521.521.751.51.751.751.7521.751.751.51.75B1.050.90.90.90.751.050.90.750.90.750.91.051.050.90.90.750.9C12010590901051051209012012010590105105105105105pH3.1133.083.192.933.192.893.093.112.793.013.163.082.942.973.163钟彩英，等复合填料硫杆菌协同钙铁矿物滤料除磷的研究33第45卷由各因素的交互作用对出水pH值影响的响应面图直观地解释各个变量之间对响应值的影响（图6），响应面3D输出图呈现下凹的山谷型曲面，表明出水pH值在各影响因子（DO、填料高度、上升流速）的交互作用下，存在极小值。通过响应曲面优化设计的数学模型，影响pH值条件和相互作用进行分析，确定在理论上出水溶解氧、上升流速、填料高度分别为1.98 mg/L、0.76 m/h、117 cm时，可得pH最小值为2.79。2.3.2基于复合滤料除磷响应面分析响应面设计方案和实验结果见表 5，利用 Design-expert12 软件对实验结果进行二次方程的方差分析。总磷去除率的二次多项式回归方程为 Y=97.84-3.51A-2.00B+0.9625C-0.5000AB+0.7250AC-0.10BC-3.73A2-0.857 5B2-0.982 5C2。由表6回归模型的方差分析结果可知，回归模型的F值为51.72，p值0.05，失拟项不显著，表明模型残差是由随机误差产生，模型可对复合滤料柱中的总磷去除率进行相关预测和分析23。在3个影响因素中，单因素和交叉因素对出水pH值影响大小顺序分别为：进水pH上升流速滤料高度；进水pH-滤料高度进水pH-上升流速上升流速-滤料高度。表5复合滤料中总磷去除率的响应面实验设计及结果Table 5Design and results of response surface analysis forTP removal rate in composite filter material实验号1234567891011121314151617A3.22.93.22.62.92.92.62.92.92.62.92.93.22.93.22.62.9B1.1251.1251.51.1250.751.1251.51.1251.1251.1251.1251.51.1250.750.750.751.5C8070708060707070706070806080707060总磷去除率/%90.997.987.296.996.598.194.898.398.396.896.695.387.99992.798.393.2表4复合填料柱出水pH值的实验结果方差分析表Table 4ANVOA of quadratic polynomial model for pH value of effluent from composite packing column变异来源模型A：DOB：上升流速C：填料高度ABACBCA2B2C2残差失拟误差纯误差总离差平方和0.195 70.056 10.040 60.048 10.003 60.003 00.015 60.019 50.006 10.001 00.009 60.006 30.003 30.205 4自由度911111111173416均方差0.021 70.056 10.040 60.048 10.003 60.003 00.015 60.019 50.006 10.001 00.001 40.002 10.000 8F值15.7840.7229.4834.872.612.2011.3414.134.410.734 22.54p值0.000 70.000 40.001 00.000 60.150 00.182 00.012 00.007 10.073 80.419 90.194 7*不显著注：*为p0.05显著，*为p0.10不显著，下同。34第12期由图7可知，响应面软件拟合所得各因素间交互作用的响应曲面图，曲面凹面朝下，各因素对应曲线的陡峭程度与该因素影响程度呈正相关，表明两因素间的交互作用明显24。通过响应曲面优化设计的数学模型，除磷条件和相互作用进行分析，确定在理论上进水pH、上升流速、滤料高度分别取2.77、0.86 m/h、75.11 cm 时，可得总磷去除率最大理论值99.59%。变异来源模型A：进水pHB：上升流速C：滤料高度ABACBCA2B2C2残差失拟误差纯误差总离差平方和211.0998.7032.007.411.002.100.0458.663.104.063.171.142.03214.26自由度911111111173416均方差23.4598.70327.4112.100.0458.663.104.060.453 50.380 80.508 0F值51.72217.6470.5616.342.214.640.088 2129.356.838.960.749 7p值0.000 10.000 10.000 10.004 90.181 10.068 30.775 10.000 10.034 80.020 10.576 8*不显著表6复合滤料中总磷去除率的实验结果方差分析表Table 6ANVOA of quadratic polynomial model for TP removal rate in composite filter material2.3.3基于复合填料、滤料除磷验证实验采用上述复合填料、滤料柱优化后的工艺条件。结合实际操作修正条件，复合填料柱的各参数为出水溶解氧为 2 mg/L，上升流速为 0.75 m/h，填料高度120 cm；复合滤料柱的各参数为进水pH为2.8，上升流速为0.9 m/h，滤料高度为75 cm。将复合填料柱和滤料柱进行串联，人工模拟农村污水从复合填料柱的底部流入复合填料层，再从复合填料柱上方的出水口输入复合滤料柱底部，流经复合滤料层，从而达到除磷目的。在反应器运行20 d后进行第1次气水联合反冲洗。气水联合反冲洗的冲洗强度水流量为46 L/(m2s)，气流量为1015 L/(m2s)，反冲洗时间为515 min。从图8可以看出，本工艺运行初期除磷效率较低，在75%85%之间，只达到了 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级B排放标准，这可能是因为微生物在不同水质中需要一个适应周期。但在运行3 d以后出水总磷去除率达到90%以上，总磷浓度填料高度上升流速；各因素对复合滤料除磷的影响顺序为进水pH上升流速滤料高度。（2）利用响应面优化出的复合填料柱中的产酸反应参数为：出水溶解氧为1.98 mg/L，上升流速为0.76 m/h、填料高度为117 cm，pH响应值的最小值为2.79；复合滤料柱中的除磷反应参数为：进水pH为2.77，上升流速为0.86m/h，滤料高度为75.11cm，总磷去除率为99.59%。（3）结合实际操作对响应面设计出的最佳结果进行修正。修正后的条件如下，复合填料柱的各参数为：出水溶解氧为2 mg/L，上升流速为0.75 m/h，填料高度120 cm；复合滤料柱的各参数为：进水pH 2.8，上升流速为0.9 m/h，滤料高度75 cm。采用修正参数运行前3天的出水总磷只达到 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级 B 排放标准；待系统稳定运行后，总磷去除率达到95%以上，出水水质符合 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级A排放标准。参考文献1Straub K L,Benz M,Schink B,et al.Anaerobic,nitrate-dependent microbial oxidation of ferrous ironJ.Applied andEnvironmental Microbiology,1996,62(4):1458-1460.2 任争鸣,常佳丽,刘雪洁,等.硫铁耦合系统深度脱氮除磷中试研究J.中国给水排水,2017,33(13):94-98.Ren Zhengming,Chang Jiali,Liu Xuejie,et al.Advanced removal of nitrogen and phosphorus in combined pilot systemof sulfur and ironJ.China Water&Wastewater,2017,33(13):94-98.3 Wang S S,Cheng H Y,Zhang H,et al.Sulfur autotrophic denitrification filter and heterotrophic denitrification filter：comparison on denitrification performance,hydrodynamiccharacteristicsandoperatingcostJ.EnvironmentalResearch,2021,197:111029.4 Hang Q Y,Wang H Y,He Z,et al.Hydrilla verticillata-sulfur-based heterotrophic and autotrophic denitrification process for nitrate-rich agricultural runoff treatmentJ.International Journal of Environmental Research and Public Health,2020,17(5):1574.5Liang J,Chen N,Tong S,et al.Sulfur autotrophic denitrification(SAD)driven by homogeneous composite particlescontaining CaCO3-type kitchen waste for groundwater remediationJ.Chemosphere,2018,212:954-963.6Asik Gulfem,Yilmaz Tulay,Di Capua Francesco,et al.Sequentialsulfur-based denitrification/denitritation and nanofiltration processes for drinking water treatmentJ.Journalof Environmental Management,2021,295.7Wang Wei,Wei Dongyang,Li Fuchang,et al.Sulfur-siderite autotrophic denitrification system for simultaneous nitrate and phosphate removal:from feasibility to pilot experimentsJ.Water Research,2019,160.8 van der Hoek J P,Kappelho J W N M,Hijnen W A M.Biological nitrate removal from ground water by sulfur/limestone denitrificationJ.ChemInform,2010,23(34).9 张健君,杨淑芳,李继,等.一种污水深度脱氮除磷的方法P.中国专利：CN 109293164A,2019-02-01.10 苏晓磊,刘雪洁,梁鹏,等.硫-硫铁复合床深度脱氮除磷J.化学工业与工程,2015,32(4):63-67.Su Xiaolei,Liu Xuejie,Liang Peng,et al.Sulfur and sulfur-iron particles packed reactors for simultaneous advanced removal of nitrogen and phosphorusJ.Chemical Industryand Engineering,2015,32(4):63-67.11 孙信柏,朱辉,曹惠忠,等.一种反硝化滤床进行同步脱氮除磷的方法及处理装置P.中国专利：CN111732188A，2020-10-02.12 李睿华,李杰,牛建敏,等.一种含氮磷污水同步脱氮除磷的方法P.中国专利：CN102603064A,2012-07-25.13 张小梅,李睿华,刘卓,等.天然菱铁矿去除水中磷的性能研究J.环境科学学报,2017,37(1):219-226.Zhang Xiaomei,Li Ruihua,Liu Zhuo,et al.Performance ofphosphorus removal from wastewater by natural sideriteJ.Acta Scientiae Circumstantiae,2017,37(1):219-226.14 郝晓地,王崇臣,金文标.磷危机概观与磷回收技术M.北京：高等教育出版社,2011.Hao Xiaodi,Wang Chongchen,Jin Wenbiao.Overview ofPhosphorus Crisis and Technologies of Its RecoveryM.Beijing：Higher Education Press,2011.