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基于短程硝化的短程生物脱氮工艺(如短程硝化厌氧氨氧化、CANON工艺等)具有节约耗氧量、碳源,缩短生物反应历程,减少剩余污泥量等优点,尤其适用于高氨氮、低C/N废水的处理,被誉为可持续生物脱氮工艺。半亚硝化是指控制短程硝化的进程,将大约50%的氨氮氧化为亚硝酸盐,其出水可直接作为厌氧氨氧化反应器的进水,是短程生物脱氮组合工艺的前置工艺。然而,近期研究发现,短程生物脱氮过程中会释放一种强温室气体氧化亚氮(N2O),使污染物由水环境转嫁到大气环境中,大大降低了其脱氮处理的可持续性。本研究采用小试SBR反应器,以普通活性污泥为接种污泥、人工合成高氨氮废水为处理对象,研究了自养半亚硝化系统启动、稳定运行特性及pH值、DO浓度等重要运行参数对系统N2O释放的影响规律,获得了半亚硝化系统N2O的生成途径及反应器的最佳运行条件,旨在为高氨废水半亚硝化过程中N2O的减量化控制提供依据,所得成果如下:(1)在短程硝化基础上诱导实现了半亚硝化。以普通活性污泥为种泥,在低DO(曝气10min后维持在0.2~0.6mg·L-1之间)条件下,通过提高SBR的进水氨氮浓度(由200mg·L-1提高至600mg·L-1),56天后,氨氮转化率达到96%,亚硝酸盐积累率达到90%,在SBR中成功实现了高氨废水短程硝化。在此基础上维持系统进水氨氮浓度不变,缩短反应器曝气时长(由440min缩短为320min),同时减小曝气量(由0.4L·min-1缩短为0.32L·min-1),经过9天的运行,氨氮转化率降为55.9%,出水氨氮/亚硝氮为1:1.1,在随后的33天里反应器运行稳定,成功诱导实现了高氨废水半亚硝化。(2)研究得到了不同进水pH值(7.5、8.0和8.5)对高氨废水半亚硝化系统N2O释放特性的影响。N2O释放量随着pH值的增大而减小,当进水pH值分别为7.5、8.0及8.5时,N2O释放量依次为71.8、44.2和37.7mg,分别占系统进水氨氮总量的3.81%、2.35%和2.00%。(3)研究得到了不同DO浓度(稳定期DO平均为0.34、0.60和0.85mg·L-1)对高氨废水半亚硝化系统N2O释放特性的影响。N2O释放量随着DO浓度的增大而减小,当平均DO浓度分别为0.34、0.60和0.85mg·L-1时,单周期N2O释放量依次为44.2、21.0和6.6mg,分别占系统进水氨氮总量的2.35%、1.12%和0.35%。(4)曝气初期N2O释放速率均呈先升高后降低的趋势。随着曝气时间的延长,当进水pH值为7.5时,N2O释放速率几乎不变,当进水pH值为8.0及8.5时,N2O释放速率逐渐增加;而在不同DO浓度下,N2O释放速率均呈现出总体增大的趋势。(5)曝气阶段初期,NH2OH氧化是生成N2O的主要途径,此后,AOB反硝化作用是生成N2O的主要途径。沉淀阶段,NH4+和NO2-的同时存在是导致N2O释放的主要原因,AOB自养反硝化作用是产生N2O的主要途径。(6)在自养半亚硝化SBR系统中,曝气初期出现的N2O峰是由沉淀阶段通过AOB反硝化作用积累的N2O和曝气初期NH2OH氧化生成的N2O经曝气吹脱而产生的,其中,沉淀阶段积累的N2O占有相当大的比例,是N2O释放的主要原因,NH2OH氧化生成的N2O所占比例较小;而在曝气初期以后,AOB反硝化作用则是N2O生成的主要途径。