【摘 要】
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单级自养脱氮工艺（Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,Canon）是指由氨氧化菌（Ammonia oxidizing bacteria,AOB）和厌氧氨氧化菌（Anaerobic ammonium oxidation bacteria,An AOB）在同一反应器中,实现氨氮转化为氮气的工艺。在处理高氨氮、低碳氮比废水方面极具潜力
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单级自养脱氮工艺（Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,Canon）是指由氨氧化菌（Ammonia oxidizing bacteria,AOB）和厌氧氨氧化菌（Anaerobic ammonium oxidation bacteria,An AOB）在同一反应器中,实现氨氮转化为氮气的工艺。在处理高氨氮、低碳氮比废水方面极具潜力。但目前运行的Canon工艺存在功能菌生长慢、污泥易流失、运行不稳定等问题,导致启动时间长,限制了Canon工艺的推广应用。故本研究首先对长期闲置的厌氧氨氧化污泥进行活性恢复,再以其为种泥启动Canon工艺并处理低氨氮（NH4+-N＜90 mg/L）废水,然后通过超声对Canon工艺进行强化,确定最优参数,最后通过对比研究了有、无超声强化Canon工艺对低氨氮波动性进水的长期处理效果,以推进Canon工艺处理低氨氮城市污水的应用。主要研究内容如下。（1）使用UASB反应器对因疫情造成闲置时长为240天的厌氧氨氧化污泥进行恢复,经过7天室温启动（18℃）与6天热启动（30℃）操作后活性得以恢复,在热启动第10天时达到稳定脱氮状态,NH4+-N和NO2--N去除率分别达到79.26%和99.22%,在恢复稳定时,厌氧氨氧化优势菌属分别为Candidatus Brocadia（27.07%）和Candidatus Kuenenia（11.52%）。使用微曝气上流式污泥床反应器（MUSB）对Canon工艺进行启动,通过进水NO2--N比例减少并控制DO为0.3 mg/L的策略,使得AOB和An AOB有适宜的生长条件,在第14天时启动成功,TN平均去除率为79.16%,然而处理低氨氮废水时脱氮能力降低,最终TN去除率为49.54%。（2）通过批次试验确定最优超声参数,超声强度为0.1～0.3 W/cm~2时,Canon系统效能提升,当超声强度为0.3 W/cm~2时,Canon活性达到强化后的最大值40.68 mg N/（g VSS）/d,较空白组提升27.48%;当超声时间为4 min时,达到强化后的最大活性值41.02mg N/（g VSS）/d,较空白组提高31.25%;使用最佳强度0.3 W/cm~2和时间4 min时,强化维持时间为6天,此时活性为30.35 mg N/（g VSS）/d与空白组30.86 mg N/（g VSS）/d接近。（3）超声波能强化Canon工艺处理低氨氮波动性进水的处理效果,经过4次不同低氨氮浓度（45 mg/L、65 mg/L、35 mg/L、45 mg/L）波动性进水后仍能维持较好的脱氮能力,NH4+-N去除率为95.49%,TN去除率为76.60%,△NO3--N/△NH4+-N比值接近0.11,具有良好的稳定性。强化后EPS的PN/PS值相比空白组降低0.93,促进颗粒污泥稳定性,使得污泥上浮量减小。与空白组相比,强化组在属水平上,AOB属Nitrosomonas丰度上升12.02%,An AOB主要属Candidatus Kuenenia丰度因功能菌群之间协调作用而下降2.29%,同时亚硝酸盐氧化菌属Nitrospira丰度下降0.53%。
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