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针对冬季处理低C/N乡镇污水的处理厂,低污泥活性、低微生物丰度及低C/N直接影响污水厂水质达标及污水厂提标改造中总氮的去除。以厌氧、缺氧、好氧交替存在于同一反应器内的CAST工艺为研究对象,为提高CAST工艺处理低C/N生活污水的脱氮性能,提出以生物强化制剂与固体碳源相结合的方式进行工艺改进。利用与脱氮相关的微生物制剂提高系统脱氮微生物丰度和种类,通过固体碳源来提高系统C/N,以期解决CAST工艺处理低C/N生活污水过程中脱氮碳源不足及脱氮效率不高的问题。筛选好氧反硝化菌,得到三株高效菌株,并对其好氧反硝化性能进行研究;选取玉米芯作为实验固体碳源,对玉米芯作为固体碳源与生物载体进行可行性研究:实验研究了玉米芯清水释碳能力及释碳品质,玉米芯浸出碳源供好氧反硝化菌好养反硝化的能力,玉米芯作为固体碳源在活性污泥系统中释碳的持久性;研究了以硝化菌、缺氧反硝化菌和好氧反硝化菌组成的脱氮生物菌剂,结合玉米芯固体碳源用于处理低C/N生活污水的CAST反应器脱氮性能强化的可行性。从池塘底泥中筛选出3株具有高效反硝化作用的好氧反硝化菌。分别命名为N1、N2、N3。经分子生物学鉴定,确定N1菌株为假单胞菌(Pseudomonas sp.);N2菌株为施氏假单胞菌(P.stutzeri);N3菌株可能为铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)。在以硝酸盐为唯一氮源进行反硝化时,菌株的反硝化均主要发生在对数增长期。P.sp.在培养过程中没有亚硝酸盐的积累;P.stutzeri和P.aeruginosa在培养过程中有亚硝酸盐的积累,亚硝酸盐存在先不断积累后逐渐代谢的过程。P.sp.、P.stutzeri和P.aeruginosa的最佳C/N分别为12、6和9。P.sp.的最适温度约为20℃~30℃,P.stutzeri的最适温度为30℃,P.aeruginosa的最适温度在30℃~40℃范围内。菌株在DO为2.2mg/L到7.6mg/L的范围内维持较高的脱氮性能,耐氧能力均很高。与传统缺氧反硝化相比,已筛选的好氧反硝化菌具有更广的实用范围。玉米芯作为固体碳源的可行性研究中,玉米芯释碳性能良好,浸出液中C/N较大,浸出的氮素不会对使用水体造成二次污染。浸出液中碳源含有大量微生物易降解的类色氨酸,有利于反硝化菌利用。表面结构呈蜂窝状的玉米芯浸泡后孔洞变大、变多,为微生物提供了更多的着床空间。玉米芯浸出液中部分碳源可以被好氧反硝化菌利用,单位质量(1g)的玉米芯能反硝化的NO3--N约为13.6mg/L,单位质量(1g)的玉米芯为系统贡献的NH4+-N为1.702mg/L,浸出液中类色氨酸大量减少,类富里酸成为浸出液内主要有机物成分。玉米芯表面观察到大量的好氧反硝化菌,具有良好的生物附着性,可作为生物载体。玉米芯在活性污泥系统中能够持续释碳20d以上,整个过程玉米芯释碳能力稳定,出水COD持续稳定在50mg/L以下,不会对出水达标造成威胁。经活性污泥和复配菌剂的代谢后,玉米芯表面更加粗糙,结构有一定程度破裂,孔隙内及表面上附着了大量的微生物,可作为良好的固体碳源和生物载体。以硝化菌、缺氧反硝化菌和好氧反硝化菌组成的脱氮生物菌剂,结合玉米芯固体碳源用于处理低C/N生活污水的CAST反应器脱氮性能强化的可行性研究中,通过合理添加生物菌剂和玉米芯来处理COD约为150mg/L,TN约为35mg/L,NH4+-N约为25mg/L的生活污水,实验组出水COD维持在30mg/L左右,相对对照组COD没有明显增加,氨氮和TN去除率有明显增加,氨氮和TN浓度均达到一级A标。经生物菌剂强化和玉米芯添加,CAST工艺处理低C/N生活污水脱氮率有所提高,能够实现达标排放。脱氮菌相关的生物菌剂的添加能够有效增加系统脱氮微生物的种类和丰度,改善系统脱氮性能。