氨氮是一种在水处理中常见的环境污染物,本文在研究电辅助厌氧氨氧化微生物系统来提高氨氮降解性能的过程中发现由于亚硝态氮的过快降解,实际电辅助微生物系统(又叫电生物系统,以下简称EAMS系统)中已构不成厌氧氨氧化反应的环境,同时为了污泥的快速驯化将乙酸钠加入EAMS系统中,发现氨氮降解,因而发现了一个新的脱氮途径。本文选择以污染物氨氮为目标,研究了有机物在EAMS系统中对氨氮的协同降解性能及降解机理。首先研究了添加乙酸钠与不添加乙酸钠两种情况在EAMS系统中对氨氮的降解效果,发现了当底物只有乙酸钠时其在EAMS系统中能够协同降解氨氮,从而发现了新的脱氮途径。试验以含30 mg/L(低浓度)氨氮的废水为研究对象,确定了最优电压,进行了乙酸钠在EAMS系统中协同降解低浓度氨氮的动力学分析,研究了其最适宜的温度并计算了反应的活化能,为50.098 KJ/mol。同时也对75 mg/L(较高浓度)的氨氮进行了降解研究,确定了最优电压。最后,为了研究电生物系统中不同的底物对氨氮降解的影响,进行了底物为葡萄糖和碳酸氢盐时协同降解氨氮的性能研究,对乙酸钠、葡萄糖、碳酸氢盐三种底物在相同条件下协同降解氨氮的情况进行了对比。研究结果表明:(1)在电生物反应器中,通过对比研究加乙酸钠与不加乙酸钠两种情况在EAMS系统中对氨氮的降解效果,发现系统中不加乙酸钠氨氮含量基本不变,加乙酸钠后系统中的氨氮逐步降解,即当底物只有乙酸钠时,乙酸钠能够在EAMS系统中协同去除氨氮。(2)在291 K-301 K温度范围内,氨氮的降解率随着温度的升高而增大,且经过阿伦尼乌斯方程计算得电辅助厌氧氨氧化微生物系统降解氨氮的活化能为50.098 KJ/mol。研究了低浓度(30 mg/L)氨氮的最适宜的电压,确定低浓度氨氮的最适电压为0.4V,并对30 mg/L氨氮的降解进行了动力学分析发现符合一级反应动力学。为了结合实际应用,探讨了乙酸钠在EAMS系统中对较高浓度(75 mg/L)氨氮的协同去除情况,并研究确定了75 mg/L氨氮的最适电压为0.6V。通过对比不同浓度氨氮分别在0.4 V和0.6 V电压下的降解情况,发现降解高浓度氨氮需要较高电压,降解低浓度氨氮需要较低电压。另外当氨氮初始浓度为75 mg/L时,在0.6 V电压下对氨氮进行降解,当降解到低浓度时,将电压调节到其适宜的电压即0.4 V,可以提高氨氮的降解效率。(3)将模拟废水配方中的底物更换为葡萄糖和碳酸氢盐时,分别观察他们在电生物系统中对氨氮的协同去除情况,发现当底物为乙酸钠时对氨氮的协同降解效果最好,碳酸氢盐其次,葡萄糖最差,并讨论了造成这一现象的原因:在EAMS系统中,氨氮的降解反应发生在正极。当以葡萄糖为底物时,虽然提供了碳源但需要被反硝化菌先转化再利用,这一过程较为复杂,且葡萄糖在电负极进行还原反应所需的能量较大,导致协同降解氨氮的效果变差;当以碳酸氢铵为底物时,虽然碳酸氢根能够在电负极进行还原反应使得整个系统凑成了完整的循环,但整个反应器中由于没有有机物而不能为微生物提供营养物质,因此氨氮降解到一定程度后不再降解;当以乙酸钠为底物时,乙酸根能够在电负极进行还原反应使得整个系统的氧化还原反应凑成了一个完整的循环,且还原反应生成的乙酸作为有机物可以为电生物系统中的微生物提供充足的碳源,因此其相较于另外两种底物对氨氮的降解比较彻底,降解性能最高,效果最好。