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厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,简称ANAMMOX)生物脱氮工艺因其具有节约氧耗、污泥产量低、基质去除速率高等显著优点,使其成为了国内外学者的研究热点。但活性污泥法中厌氧氨氧化菌体截留困难、极易流失,对进水水质要求严苛等缺点造成其难以实现在大规模的工程中应用。为此,本试验采用上流式厌氧生物膜反应器考察生物膜最佳反应基质比、基质浓度、冲击负荷等因素对厌氧氨氧化工艺处理效能的影响。本研究首先采用厌氧生物膜反应器建立了稳定的厌氧氨氧化处理系统,然后通过改变进水基质比,考察基质比对厌氧氨氧化生物膜脱氮效能的影响;在此基础上,提升进水基质氮浓度,考察不同进水基质浓度对厌氧氨氧化生物膜法脱氮效果的影响,随后进行生物膜抗冲击负荷试验,采用显微镜观测和宏基因组测序,观察宏观菌胶团、生物膜的结构形态、分析菌种分布特点。获得以下结论:(1)在进水基质比(NH4+-N:NO2--N)分别为1:1.32、1:1.20、1:1.108的情况下进行实验,通过对两种生物膜系统综合脱氮性能的对比考察,在基质比1:1.20时,两种生物膜系统厌氧氨氧化反应脱氮效果最好,此时帘式填料对氨氮和亚硝氮的平均去除率分别为96.42%、99.17%,束式填料对氨氮和亚硝氮的平均去除率分别为96.84%、99.20%。(2)提升进水基质氮浓度时,在总氮进水浓度由314.61mg/L提升至1262.56mg/L过程中,两种生物膜填料脱氮性能均呈现前中期上升,后期略有下降但未出现明显抑制的状态,远优于活性污泥法厌氧氨氧化,此时两种填料总氮平均去除率分别为91.33%和91.29%,其中对氨氮的平均去除率最终稳定至97.31%、97.65%,对亚硝氮的平均去除率稳定至97.60%、96.12%,根据基质氨氮和亚硝氮去除量验证生物膜法厌氧氨氧化最佳基质比为1:1.20。通过冲击负荷试验验证厌氧氨氧化生物膜系统具有较强的抗冲击负荷能力和恢复能力,其中束式填料表现较好。(3)通过对两种填料生物膜活性、表征和生物角度分析,经过高氮浓度进水培养的厌氧氨氧化生物膜仍具有较高活性,,厌氧氨氧化菌体明显增多。对两种填料结构组成进行显微观察,束式填料的组成结构有利于厌氧氨氧化菌体稳定附着和增殖聚集。宏基因组通量测序试验结果显示,两种填料生物膜中优势菌种均厌氧氨氧化菌,在帘式填料和束式填料中占比分别为25.9%和35.89%,其中对亚硝氮耐受性能更好的Candidatus Kuenenia含量最多。