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综上可知，硫铁比是决定复合填料脱氮除磷效果优劣的一个关键因素。 根据实验结果可以发现，随着硫铁比的增加，复合填料脱氮除磷能力得到大大提升，而当硫铁比超过一定值以后，这种趋势不再明显。 这是因为： 当复合填料中单质硫的量相对不足时，系统硫自养反硝化作用相对较弱，铁的腐蚀也就相对较慢，在一定程度上影响了系统的除磷能力； 随着填料中单质硫所占的比例增加，硫自养反硝化作用增强，促进了铁的腐蚀，从而使得系统的同步脱氮除磷能力得到加强。
2.3 复合填料系统脱氮除磷动力学分析
选择硫铁比为2 ∶1和1 ∶1的反应器进行复合填料反硝化脱氮除磷动力学实验研究。
图 6所示为两反应器内总氮去除量随时间变化的趋势曲线。 从中可见，两反应器的脱氮效果均很好，其中硫铁比为1 ∶1的脱氮效果要略优于硫铁比为2 ∶1的反应器。 在一个反应周期内，两反应器内总氮去除速率随着反应时间的增加而逐渐减缓，且总氮去除量与反应时间均呈现较好的双倒数关系，满足准二级动力学过程[31]，相关系数R分别为0.965 25和0.982 6.
图 6 不同硫铁比总氮去除量变化曲线
图 7所示为两反应器内总磷去除量随时间变化的趋势曲线。 从中可以看出，硫铁比为1 ∶1时反应器的除磷效果要优于硫铁比为2 ∶1，且两反应器除磷速率均随着反应时间增加而逐渐减慢。 从拟合曲线可以看出，两系统内总磷去除量与反应时间均呈现较好的双倒数关系，相关系数R分别为0.999 69和0.999 68.
图 7 不同硫铁比总磷去除量变化曲线
综上，复合填料系统脱氮除磷满足准二级动力学过程，从图 6、7可见，在反应初期氮和磷的去除与反应时间呈现良好的线性相关性； 由于系统除磷以化学除磷为主，相比于总氮去除速率，磷的去除速率更快； 在t=4.5 h时，总氮和总磷分别达到去除总量的82%和97%.
2.4 复合填料系统脱氮除磷作用分析
综上所述，相较于单一组分填料而言，硫磺/海绵铁复合填料可以大大提升系统的反硝化脱氮和除磷能力。 根据进水条件及系统组成，反应器内可能存在的脱氮除磷反应过程如下[22]：
图 8所示为硫铁比为2 ∶1和1 ∶1的反应器出水硫酸盐和COD变化。
图 8 不同硫铁比出水硫酸盐和COD变化
反应器进出水COD变化情况可以直观地反映出异养反硝化程度，进出水的硫酸盐变化情况可以直观地反映出硫自养反硝化程度。 从图 8中可以看出，在反应初期伴随着硫酸盐的迅速积累，水中的COD也很快得到去除，表明此时系统内反硝化主要由异养微生物和硫自养共同完成； 反应一段时间后，硫酸盐积累速率逐渐减缓，COD值基本不再降低，表明此时系统主要依靠硫自养反硝化脱氮。 同时结合式（1）、 （2）、 （6）、 （7）可知，系统内存在异养、 硫自养、 氢自养和铁基质自养反硝化的复合体系。 但有研究推测认为[26, 32]，铁基质自养反硝化在生物脱氮系统中并非主流和有效的途径。
结合式（3）、 （4）、 （5）、 （8）、 （9）及图 4可知，海绵铁在氢离子和氧的腐蚀下产生Fe2+和Fe3+，使水中的磷酸盐得到有效地去除。 因此系统良好的除磷效果主要有赖于铁的化学除磷作用。
综上，该系统中同时存在着异养、 硫自养、 氢自养和铁基质自养这4种反硝化过程，其中，脱氮作用主要依赖于异养反硝化和硫自养反硝化过程，而除磷则以海绵铁腐蚀产生的化学除磷作用为主。
从式（2）、 （3）还可以看出，硫自养反硝化和海绵铁腐蚀过程之间存在着密切关系： 硫自养反硝化的产酸过程可以加速海绵铁的腐蚀； 另有研究表明[29]，由于海绵铁具有比表面积大，吸附性能强等特点，宏观上其可作为载体填料为反硝化微生物提供生长环境，同时作为一种良好的除氧剂又能为反硝化细菌提供所需的微观环境。 因此，二者间的这种协同作用强化了系统的脱氮能力的同时也大大提高了系统的除磷能力。
3 结论
（1）硫/海绵铁复合填料可以强化系统反硝化脱氮同步除磷的效果，总氮和总磷去除率分别达到了65%和76%.
（2）硫铁比是影响复合填料反硝化脱氮除磷效果的一个关键因素，硫铁比大于等于1 ∶1时系统总氮和总磷去除率分别维持在85%和97%以上。
（3）复合填料系统脱氮除磷均满足准二级动力学过程，且在反应初期系统内氮和磷的去除与反应时间呈现良好的线性相关性。 在t=4.5 h时，总氮和总磷分别达到去除总量的82%和97%.
