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深度脱氮除磷是满足日益严格的城市污水处理厂污染物排放标准、控制敏感水体富营养化的有效技术保障。针对现有城市污水厂处理出水,利用硫-铁耦合技术能实现氮磷的低成本高效去除,由于填料板结严重影响其运行稳定性,已成为制约该技术实用化的关键性问题。在分析硫铁耦合填料堵塞机理的基础上,通过脱氧、改变填充方式、反冲洗等手段防止填料板结影响运行稳定,进而设计和搭建中试反应器,考察中试装置的脱氮除磷效果,为该技术的实际应用提供支撑。利用纯硫填充床进行脱氧,滤速为0.55~1.37 m/h,填料高度为25cm处出水溶解氧(Dissolved oxygen,DO)浓度均低于0.4mg/L,脱除率均在90%以上;纯硫填充床最高脱氮负荷达2000 mgNO3--N/(L·d)。在应用单质铁除磷时,H+和NO3-存在会影响铁释放对总磷(Total phosphorus,TP)的去除,而溶解氧对TP去除几乎没有影响。在不同滤速条件下,硫-硫铁完全混合填充床出水最低NO3--N浓度为1.9mg/L,最高脱氮负荷为910 mg NO3--N/(L·d);硫-硫铁分层填充床出水最低NO3--N浓度为0.34mg/L,最高脱氮负荷为1100mg NO3--N/(L·d),两组反应器的TP出水浓度均低于0.2mg/L。经过长期运行,硫-硫铁完全混合填充床经过50天后才逐渐开始出现堵塞,硫-硫铁分层填充床在100天的运行时间内未发生堵塞,利用硫脱氧和硫铁分层填充相结合可以有效地延缓填料堵塞。硫-硫铁中试填充床经过130天的培养完成启动,硫填充床对DO的脱除率达90%以上,进水流量为0.5~1.5m3/h时,出水NO3--N浓度低于3mg/L,出水TP浓度低于0.2mg/L,有效地实现了污水深度脱氮除磷。