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采用间歇运行方式在膨胀颗粒污泥床反应器（SEGSB）内富集产甲烷菌，通过曝气强度和历时控制在SBR反应器内富集氨氧化菌实现短程硝化，将SEGSB与SBR集成，开发具有厌氧氨氧化反应、厌氧甲烷化反应、短程反硝化反应的新型脱氮除碳的SEGSB-SBR集成工艺。采用不同合成废水研究该工艺的去除效果，进行集成工艺的污染物去除途径和经济效益分析。论文研究得到以下结果：①在SEGSB反应器中，采取逐步提高COD浓度的方法来实现SEGSB反应器中的产甲烷菌的富集，结果表明，当系统COD进水浓度从500mg/L逐步增加至5000mg/L的时，出水中的COD浓度为60.20mg/L，成功实现了产甲烷菌的富集。②在无COD添加、进水氨氮浓度为40mg/L的情况下，SBR出水氨氮浓度低于5mg/L，亚硝态氮浓度约20mg/L左右，硝态氮浓度约3.5mg/L左右，获得了较好的亚硝化效果；在有COD添加，进水氨氮浓度为100mg/L的情况下，SBR反应器出水中氨氮浓度为22.1mg/L，出水中的亚硝态氮浓度约18.9mg/L，亚硝化率有所降低，氨氮的去除率没有变化。③将成功实现甲烷化的SEGSB和具有短程硝化反应的SBR反应器集成，研究体积交换比分别为20%、40%、57%条件下，集成工艺对合成废水的处理效果：1）在1-17d，集成工艺的内部体积交换比维持在20%。SEGSB的COD、氨氮的进水浓度分别为4332.87mg/L、90.64mg/L，出水COD、氨氮浓度分别为70.87mg/L、39.88mg/L，COD去除率达98.34%，氨氮去除率达56%，SEGSB反应器内甲烷化、厌氧氨氧化活性显著。SBR进水氨氮浓度为25.74mg/L、亚硝酸盐浓度为7.34mg/L、硝态氮浓度为2.01mg/L，出水中三氮浓度分别3.47mg/L、21.75mg/L、1.93mg/L。氨氮去除率为86.5%，亚硝酸盐积累为80.10%，SBR反应器短程硝化效果较好。2）在19-82d，集成工艺的内部体积交换比维持在40%，运行过程分为三个阶段，B1（19-40）、B2（43-66）、B3（68-82）。SEGSB反应器进水COD浓度4443mg/L，三个阶段的氨氮浓度分别为87.39mg/L、118.17mg/L、173.32mg/L。出水COD浓度为76.25mg/L，氨氮浓度分别为26.85mg/L、35.12mg/L、49.49mg/L。COD的去除率为98.28%，氨氮去除率则为69.28%、70.28%、71.44%。三个阶段SBR反应器进水氨氮浓度分别为47.22mg/L、62.07mg/L、78.38mg/L，出水氨氮浓度分别为2.03mg/L、4.62mg/L、6.70mg/L，亚硝态氮浓度分别为18.42mg/L、29.08mg/L、36.83mg/L，出水硝态氮浓度分别3.7mg/L、1.49mg/L、1.49mg/L。SBR三个阶段的亚硝酸盐积累率分别为95.62%、92.40%、91.04%。与体积交换比在20%条件下相比，厌氧氨氧化菌数量增多，厌氧氨氧化活性显著提高，SBR反应器中的亚硝化活性提高。3）在85-106d，集成工艺的内部体积交换比维持在57%。SEGSB反应器进水COD浓度为4288.50mg/L，氨氮浓度为174.48mg/L，出水COD浓度为92.18mg/L，氨氮浓度为40.39mg/L，COD去除率为97.85%，氨氮去除率为76.82%。SBR反应器进水氨氮浓度为44.87mg/L,出水氨氮、亚硝态氮、硝态氮浓度分别为1.97mg/L、29.78mg/L、0.73mg/L。其中氨氮去除率高达95.23%；亚硝酸盐积累率高达91.69mg/L。4）比较三个阶段的试验，结果表明：在20%~57%范围内，集成工艺内部体积交换比越高，SBR反应器亚硝酸盐积累率越高，SEGSB反应器的厌氧氨氧化活性越高，集成工艺的氨氮去除率越高。集成工艺内部体积比对COD的去除影响不明显。比较B1、B2、B3三个阶段，结果表明，氨氮浓度不同时，COD与氨氮的去除率没有较大的影响。5）在108-138d，固定体积交换比57%，集成工艺进水COD浓度为4722.76mg/L，氨氮浓度为95.87mg/L，出水COD浓度为55.59mg/L，氨氮浓度为17.38mg/L，COD去除率98.81%，氨氮去除率达55.8%g/L。SBR反应器的进水氨氮浓度为25.7mg/L、进水亚硝酸盐浓度为0.18mg/L、硝酸盐浓度为0.35mg/L，出水中三者浓度则分别为3.30mg/L、14.54mg/L、0.94mg/L。④通过物料平衡计算，在集成工艺的进水氨氮去向中，35.3%通过厌氧氨氧化去除，22.7%通过短程反硝化去除，0.5%通过完全反硝化去除，出水中残留的为18.69%，TN损失为22.8%。在集成工艺的进水COD去向中，83%通过厌氧甲烷化去除，2.3%通过短程反硝化和完全反硝化去除，出水中残留的为1%，未知去向的COD为14%。本集成工艺的甲烷产率为287LCH4/kgCOD，即每kg的COD将产生9703KJ的能量，可带来0.95kWh的电能。与完全硝化反硝化相比，每去除1kg的氨氮将节省27.77kg的COD，1.78kg的O2。