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本研究针对我国农村污水处理设施运行的动力消耗问题,基于村落生活污水排水、日光昼夜变化和SBR运行方式的特点,构建了光伏曝气SBR系统处理农村污水。通过模拟实验,验证了无蓄电池光伏曝气替代常规能源曝气,降低农村污水处理设施对电网依赖的可行性。结果表明：在不同运行条件下,模拟光伏曝气SBR均能实现COD和NH4+-N的有效去除。通过优化运行参数,系统可实现高效除磷。在长期稳定运行过程中,出水COD为29.1±5.0mg/L、NH4+-N为0.67±0.44mg/L、TP为0.1±0.05mg/L、TN为31.94±5.09mg/L,去除率为COD89.0±3.0%、 NH4+-N98.3±1.2%、 TP97.8±1.2%、 TN31.9±5.1%。有机物去除过程分为有机物快速降解阶段和有机物难降解阶段。DO变化曲线与有机物降解过程的对应性良好,“DO肘”可用于指示COD降解的终点。将DO信号滤波求导,可通过比较dDO/dt与设定闽值的大小关系准确判断“DO肘”,实现光伏曝气SBR有机物去除过程的自动控制。DO和pH均可作为光伏曝气SBR硝化过程的间接控制参数,但pH更为简单实用。长期饥饿(25d)对COD去除效果无明显影响,对AOB和NOB的活性和丰度的影响程度不同。AOB和NOB衰减速率分别为0.017d-1和0.029d-1。氨氧化速率可于恢复进水4d后恢复到饥饿前水平,亚硝酸盐氧化速率在恢复运行7d后恢复到饥饿前水平。同时,饥饿前后NOB的丰度的变化幅度明显高于AOB的丰度变化,NOB对饥饿更敏感。AOB的多样性可作为硝化功能的一种保险,可能是硝化活性在历经长期饥饿后能快速恢复的原因。在硝化功能稳定的SBR中AOB的群落结构并不稳定,平均AOB群落结构变化率为22.1%±16.5%,只有2个AOB种稳定存在于反应器中,说明AOB的多样性及群落结构的动态变化是维持硝化稳定的关键。除磷过程主要通过聚磷菌(PAO)的释磷/吸磷实现,胞外聚合物(EPS)吸附对除磷贡献小于10%。PAO均属于" Candidatus Accumulibacter "世系,Clade ⅡA包含最多的OTU和序列。