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如何经济高效地处理分散式生活污水已经成为解决水污染危机所面临的主要问题。本研究开发的交替流一体化水处理设备是由多个气提升交替循环流复合滤料滤池的标准单元按折流方式串联而成的生物膜反应器,它集曝气生物滤池、气提升循环流化床、折流反应器等工艺于一体,具有独特的工作原理和工艺特点。该反应器正常运行时会交替出现好氧、缺氧、厌氧三种环境,真正做到同步硝化和反硝化,实现了在单一反应器中处理生活污水的同时达到去碳脱氮的功效。本课题主要包含三部分内容:第一部分,通过清水试验对交替流一体化水处理设备的流体动力学和水力特征进行了研究;第二部分,通过中试污水试验,研究了进水水质、水力停留时间（HRT）、气水比等因素对反应器处理效果的影响,并进一步考察了交替流一体化水处理设备各单元多种因素的沿程变化情况,比较了分流式进水和直流式进水两种模式下反应器去除有机物和脱氮的效果;第三部分,在马钢人民医院污水处理的工程实践中,研究了一体化水处理设备的实际去污能力。研究结果表明,空塔气速决定了反应器内的气含率大小。气含率与循环液速、循环驱动力、氧传质系数成正比,与液体循环时间成反比;循环液速与陶粒滤料层的高度成反比关系,且受其影响较大。反应器兼有完全混合式反应器（CSTR）和一个推流式反应器（PFR）的流态特征,决定了一体化设备具有良好的水处理工艺性能。中试试验运行过程中发现反应器对不同水质的适应性强,COD和NH3-N平均去除率高达90%。综合考虑去除效果和经济原因,水力停留时间（HRT）为4小时、气水比为4:1是反应器较为理想的运行参数。交替曝气方式确保了在同一个反应器中好氧、缺氧分区运行,一体化设备折流式构造使沿程各单元生物量、COD、NH3-N、TN等变化梯度明显,耐冲击能力强,出水水质稳定。分流进水的设计有效解决了反硝化碳源不足的问题,比相同条件下直流进水的COD去除率高4.9%,总氮去除率高7.4%,提高了设备的去碳脱氮能力。工程实践证明,交替流一体化水处理设备对不同水质的适应性强,污染物去除率高,出水水质稳定,投资少,运行费用低,结构紧凑,可广泛地应用于分散或独立的居民点、宾馆、度假村、餐饮等方面的生活污水处理。