【摘 要】
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目前,我国市政污水呈现低碳氮比的趋势,通常需要外加碳源以及较高的曝气能耗下才能达到良好的脱碳除氮效果,这不仅会增加能源消耗和运营成本,而且还会增加过剩的污泥产量和温室气体排放。而厌氧氨氧化工艺由于能减小曝气能耗和有机碳需求,将其作为低COD/TIN市政污水处理的补充途径,也就是“部分厌氧氨氧化”过程强化脱氮,引起研究者的注意,成为研究热点之一。同时,厌氧氨氧化细菌能否在没有载体的室温条件下实现自富
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目前,我国市政污水呈现低碳氮比的趋势,通常需要外加碳源以及较高的曝气能耗下才能达到良好的脱碳除氮效果,这不仅会增加能源消耗和运营成本,而且还会增加过剩的污泥产量和温室气体排放。而厌氧氨氧化工艺由于能减小曝气能耗和有机碳需求,将其作为低COD/TIN市政污水处理的补充途径,也就是“部分厌氧氨氧化”过程强化脱氮,引起研究者的注意,成为研究热点之一。同时,厌氧氨氧化细菌能否在没有载体的室温条件下实现自富集和稳定的保留也是实验过程需要验证的。本文采用一种新型低耗高效脱碳除氮工艺即A/M/A-SBR工艺,该工艺在厌氧/微氧/缺氧运行模式下的SBR反应器中抑制了NOB,实现厌氧氨氧化细菌的自富集。本论文的主要研究内容如下:（1）第Ⅰ阶段污泥恢复阶段采用周期为4 h厌氧/好氧/缺氧（A/O/A,85/90/40 min）运行方式对存储8个月的好氧颗粒污泥进行60 d的污泥恢复,恢复过程中,COD能够被有效利用,去除率在90%以上,但脱氮效果较差,TN去除率40%-70%。污泥量提高,从1.1 g/L提高到3.0 g/L左右。（2）第Ⅱ阶段,适应微氧环境阶段。周期调整为6 h,运行方式采用厌氧/微氧/缺氧（A/M/A,120/120/100 min）。DO调整为0.7-0.8 mg/L,适应阶段维持40 d,去除效果逐渐优化,整个适应阶段,NH4+-N,TN去除率从30%左右提高到70%左右,COD去除率维持90%以上。（3）第Ⅲ,Ⅳ阶段,稳定运行阶段,DO调整为0.4-3.0 mg/L,微氧段末端NO2--N积累量增加,系统稳定运行130 d过程中,微氧段短程硝化反硝化效率80%以上,缺氧段后置内源反硝化效率20%以下。批次实验研究结果表明,稳定运行阶段氨氧化细菌活性为2.96 mg/g SS·h。内源反硝化细菌活性为3.4 mg/g SS·h,亚硝酸盐氧化细菌（NOB）活性得到抑制。微调高DO为0.5-3.5 mg/L,90 d实现了厌氧氨氧化细菌的自富集,在此过程中,性能得到优化,COD去除率90%以上,NH4+-N,TN去除率75%左右。（4）通过高通量测序手段探究A/M/A-SBR工艺的启动与稳定运行的微生物群落演替过程,三大优势菌门:Proteobacteria,Chloroflexi,Bacteroidota在三阶段（Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ）总数占比:88.08%,94.17%,93.7%,其中,Planctomycetes从0%增加到0.5%,Planctomycetes中厌氧氨氧化细菌占比3%。其中,Candidatus Scalindua占比29%,Candidatus Brocadia占比57%,Candidatus Kuenenia占比10%,Candidatus Jettenia占比4%.（5）通过宏基因测试手段深入探究具有硝化功能的amo,hao,nxr等基因和反硝化功能基因的nar,nir,nor,nos等基因在系统中占比进而分析系统内N循环。amo A/B/C基因表达量为6.74,hao基因表达量为4.76,nxr基因总表达量285.1,nar基因总表达量251.78,nir基因总表达量49.67,nor基因总表达量99.7,nos基因总表达量0.89。其中,反硝化基因表达量大于硝化基因表达量,这与微生物相结果一致。
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