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短程硝化-厌氧氨氧化(Partial nitrification-anammox,PN/A)技术与传统生物脱氮技术相比,可减少60%曝气量,无需碳源,污泥产量少。PN/A工艺用于高氨氮工业废水处理具有良好的环境效益和应用前景,但目前PN/A工艺的实际工程应用仍面临调试启动难度高、运行数据不足和微生物群落构成不明确等亟待解决的问题。本研究利用模拟废水成功启动了一段式PN/A工艺和两段式PN/A工艺,在启动成功的基础上探究了一段式PN/A工艺和两段式PN/A工艺应用于酿酒废水的脱氮性能并进行了微生物多样性分析和群落结构解析。主要结论如下:(1)一段式PN/A工艺反应器接种普通好氧活性污泥和厌氧颗粒污泥,经过159天调试运行实现较为稳定的厌氧氨氧化脱氮运行效果,此时反应器氮负荷(Nitrogen loading rate,NLR)为0.04 kg N/(m~3·d),出水以NO3--N为主,氨氮去除率(Ammonia removal efficiency,ARE)大于90%,总氮去除率(Total nitrogen removal rate,TNRR)大于80%。经过负荷提升阶段反应器NLR为0.1 kg N/(m~3·d),ARE大于90%,TNRR在75%左右,脱氮效果稳定。(2)自第214天起一段式PN/A工艺用于某白酒生产废水处理站厌氧反应器出水的脱氮处理,总计运行125天。整个过程反应器NLR达到0.3 kg N/(m~3·d),ARE最高可达98.38%,平均值为90.29%;TNRR最高可达80.69%,平均值为74.73%;COD的去除率最高值为50.47%,平均值为32.41%,实验期内反应器运行性能较为稳定。(3)两段式PN/A工艺短程硝化反应器接种短程硝化污泥经过18天亚硝态氮积累率(Nitrite accumulation rate,NAR)大于90%,此时反应器NLR为0.19±0.01 kg N/(m~3·d),ARE稳定在55%左右,出水NO2--N/NH4+-N的值接近Anammox反应理论值1.32;Anammox反应器接种厌氧氨氧化污泥经过50天达到较高的脱氮效果,NLR达到0.2 kg N/(m~3·d),ARE大于90%,TNRR达到80%,(35)NO2--N/(35)NH4+-N值稳定在0.8左右,(35)NO3--N/(35)NH4+-N值接近理论值0.26。两反应器联结10天后两段式PN/A工艺TNRR大于85%。(4)两段式PN/A工艺处理酿酒废水总计运行87天,短程硝化反应器NLR达到0.42 kg N/(m~3·d),Anammox反应器NLR达到0.35 kg N/(m~3·d),整体两段式PN/A工艺NLR为0.21 kg N/(m~3·d),TNRR达到85%,COD平均去除率为46.11%,其中短程硝化反应器对COD的去除率占整体工艺的86.94%。酿酒废水进入Anammox反应器之前在短程硝化反应器中去除了大部分COD,降低了COD对An AOB的影响;两段式PN/A工艺较一段式PN/A工艺NLR低,但脱氮效率更高,运行稳定性更好。(5)基于16S rRNA扩增子基因测序结果显示,一段式PN/A工艺各阶段污泥样品优势门属及相对丰度均发生演变,优势门Proteobacteria(变形菌门)和Planctomycetes(浮霉菌门)得到有效富集,处理酿酒废水后反应器优势菌门相对丰度降低,属于异养菌门的Bacteroidetes(拟杆菌门)和Firmicutes(厚壁菌门)相对丰度增加;优势An AOB属Candidatus_Kuenenia和Candidatus_Brocadia的相对丰度由原始污泥的0.014%和0.0%到成功富集的1.35%和0.003%,处理酿酒废水终止污泥为0.27%和0.04%;优势AOB属Nitrosomonas(亚硝化单胞菌属)由原始污泥的1.27%到富集成功的9.37%,处理酿酒废水后下降至2.64%;实际废水中COD的存在使微生物群落中异养菌丰度有所增加,An AOB和AOB相对丰度有降低趋势。(6)两段式PN/A工艺短程硝化反应器处理实际废水过程中优势菌门Proteobacteria(变形菌门)处理实际废水前、中、后的相对丰度分别为55.60%、32.57%和20.40%。优势属Nitrosomonas(亚硝化单胞菌属)处理实际废水前、中、后的相对丰度分别为27.26%、7.28%和5.30%;Anammox反应器处理酿酒废水过程中优势菌门Planctomycetes(浮霉菌门)被有效富集,处理酿酒废水前、中、后的相对分度分别为1.81%、19.69%和18.42%。优势An AOB属Candidatus_Kuenenia处理酿酒废水前、中、后的相对丰度分别为0.054%、0.39%和0.18%,Candidatus_Brocadia的相对丰度分别为0.0%、0.010%和0.003%。AOB属和An AOB属的存在保证了两段式PN/A工艺的连续稳定运行。