【摘 要】
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目前,由于高盐含氮废水会导致微生物细胞内外渗透压失衡,以致于发生质壁分离甚至死亡,这严重限制了传统生物脱氮技术在高盐含氮废水处理中的应用。海洋厌氧氨氧化菌（marine anammox bacteria,MAB）具有天然的耐盐特性,在高盐废水处理过程中有良好的脱氮性能。然而,由于MAB生长速率慢、倍增时间长以及对运行环境变化较敏感,导致MAB反应器启动困难,这严重影响了其在高盐含氮废水处理中的广泛
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目前,由于高盐含氮废水会导致微生物细胞内外渗透压失衡,以致于发生质壁分离甚至死亡,这严重限制了传统生物脱氮技术在高盐含氮废水处理中的应用。海洋厌氧氨氧化菌（marine anammox bacteria,MAB）具有天然的耐盐特性,在高盐废水处理过程中有良好的脱氮性能。然而,由于MAB生长速率慢、倍增时间长以及对运行环境变化较敏感,导致MAB反应器启动困难,这严重影响了其在高盐含氮废水处理中的广泛应用。因此,本文通过采用电化学技术,对高盐废水中MAB的脱氮性能进行了研究。主要研究结果如下:（1）通过施加外加电压强化高盐废水中MAB生物活性的研究发现,外加电压的施加明显提升了反应器中MAB的脱氮性能。当外加电压为1.5 V时,反应器中MAB的脱氮性能达到最佳状态,平均总氮脱除效率达到最大值为0.65 kg/（m~3·d）,相比较于对照反应器提升了27.45%。此外,外加电压降低了MAB混合菌群的生物多样性,而主要脱氮功能菌属Candidatus Scalindua的相对丰度相比较于对照反应器却增加了4.63%。同时,在1.5 V电压阶段反应器中EPS和血红素c含量相比较于对照反应器分别提高了51.98%和40.00%,这意味着MAB的生物活性在外加电压的作用下得到增强。根据再次修改的Logistic模型分析表明,在1.5 V的外加电压下MAB脱氮过程的迟滞时间缩短了0.72 h。较高的电压（＞2.0 V）对MAB的生物活性有抑制作用,平均总氮脱除速率下降至0.33 kg/（m~3·d）。随后撤除外加电压发现平均总氮脱除速率恢复到了0.61 kg/（m~3·d）,这说明MAB的生物活性是一个可逆的过程。（2）采用单级室微生物电解池驱动高盐废水中氨氮的去除研究发现,在不添加外源NO2--N的情况下MAB在微生物电解池中实现了氨氮直接转化为氮气的过程。随着外加电压从0.5 V提升到1.1 V,微生物电解池中氨氮脱除速率也随之提升,并且在1.1V电压阶段氨氮脱除速率和总氮脱除速率同时达到最大值,分别为55和50g/（m~3·d）。在1.1 V电压阶段,阳极厌氧氨氧化反应过程对于微生物电解池中氨氮去除的贡献率在77.12-91.05%之间,另外部分氨氮的去除源于阳极硝化耦合海洋厌氧氨氧化反应过程。然而,随着外加电压的提升,反应器中NO2--N和NO3--N的积累逐渐增强,这使得总氮脱除速率在1.5V电压阶段快速下降到了34 g/（m~3·d）,而且在1.5V电压阶段氨氮的去除只源于阳极硝化耦合海洋厌氧氨氧化反应过程。另外,微生物群落分析结果表明,MAB和电活性硝化菌属在阳极生物膜上得到了富集和强化。Candidatus scalindua、Nitrosmonas和Nitrospira是驱动阳极厌氧氨氧化和阳极硝化耦合海洋厌氧氨氧化反应的主要功能菌属,其在阳极生物膜上的相对丰度分别为19.27、0.84和0.21%,这进一步揭示了微生物电解池中氨氮的去除机理。
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