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甲烷化反硝化厌氧氨氧化(SMDA)系统具有产甲烷同时脱除无机氮(NH4+-N、NO2--N和NO3--N)、有机氮和有机碳的功能。本文通过在UASB反应器中构建SMDA系统,探讨了不同纳米材料(FFOMNs、ZnO和MWNTs)对SMDA系统运行效能、颗粒污泥特性、微生物菌群结构的影响。主要研究结论如下:(1)UASB反应器经500天运行,完成了 SMDA系统构建,稳定运行和重新启动三个过程。在UASB稳定运行阶段,U1(U2)反应器中,COD、NH4+-N、NO2--N、N03--N 的去除效率分别为 75%(70%)、48%(44%)、99.99%(99.99%)、99.99%(99.99%);N2和CH4所占比例分别约为75%和25%。(2)SMDA系统主要由产甲烷菌群,反硝化菌群,厌氧氨氧化菌群、发酵细菌四种关键营养菌群组成。四种关键营养菌群可在单一 UASB反应器中共存,并形成一种具有多层结构的厌氧颗粒污泥(产甲烷菌在颗粒污泥内部,反硝化细菌和厌氧氨氧化菌在颗粒污泥外层)。(3)300mg/L以内的FFOMNs对SMDA系统基本没有影响。400mg/L以内ZnO纳米颗粒对甲烷化过程具有抑制作用,随浓度的增加,抑制作用越强,但对厌氧氨氧化过程有一定促进作用。100、200、和400 mg/L ZnO纳米颗粒对反硝化过程分别具有促进作用、无明显影响和抑制作用。MWNTs对于SMDA系统的影响表现为:低浓度(10 mg/L)起促进作用,中浓度(300 mg/L)不起作用,高浓度(1000mg/L)起抑制作用。(4)ZnO和MWNTs能刺激颗粒污泥分泌EPS,从而影响颗粒污泥内部结构,EPS的分泌量和纳米颗粒浓度成正相关。纳米材料使SMDA系统中关键功能菌丰度发生明显改变;随纳米材料浓度的增加,产甲烷菌所占比例逐渐增加,而反硝化菌和厌氧氨氧化菌所占比例逐渐减少。