【摘 要】
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高氨氮、低C/N废水由于可生化性差、水质波动大等特点成为污水处理过程中的难点。相较于传统生物脱氮工艺,短程硝化-反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化这类新型生物脱氮工艺在处理此类废水时,能同时降低硝化过程的耗氧量和反硝化过程有机碳源的需求量,污泥产量较少,具有低成本、低能耗、高处理效率等优势,因此成为近年来的研究热点。短程硝化作为其前置工艺,是实现经济、高效脱氮的重要前提。当此类废水中有机碳源的含量发生变
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高氨氮、低C/N废水由于可生化性差、水质波动大等特点成为污水处理过程中的难点。相较于传统生物脱氮工艺,短程硝化-反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化这类新型生物脱氮工艺在处理此类废水时,能同时降低硝化过程的耗氧量和反硝化过程有机碳源的需求量,污泥产量较少,具有低成本、低能耗、高处理效率等优势,因此成为近年来的研究热点。短程硝化作为其前置工艺,是实现经济、高效脱氮的重要前提。当此类废水中有机碳源的含量发生变化时,在处理过程中可能会引起反应环境中溶解氧（dissolved oxygen,DO）、p H、游离氨（free ammonia,FA）等因素的变化,而这将进一步影响短程硝化过程中功能微生物的活性,从而对短程硝化过程产生不同的影响。本研究首先利用序批式反应器（sequencing batch reactor,SBR）启动短程硝化过程,以脱氮性能、胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）、微生物群落、以及酶活性作为参考指标,分析模拟废水中有机碳源浓度对短程硝化启动过程的影响,同时探究维持短程硝化稳定过程的运行策略。再结合上述运行策略,分析高氨氮、低C/N模拟废水中不同C/N对短程硝化运行过程的影响机制,探究短程硝化过程稳定运行的最佳C/N条件。再以老龄垃圾渗滤液作为实际高氨氮、低C/N废水运行短程硝化,验证模拟废水中的影响机制和最佳C/N条件,对比两种环境下产生的差异。主要研究结论如下:（1）运行至151天时,反应器中NH4+-N去除率（ammonia removal ratio,ARR）与NO2--N积累率（nitrite accumulation ratio,NAR）可分别稳定在91±1.36%和99±0.04%,成功启动了短程硝化过程。引入有机碳源后,随着进水碳、氮负荷的逐渐增加,可通过提升曝气量、无机碳源量以提高氨氧化菌（ammonia oxidizing bacteria,AOB）对氧气的利用率和氨氮的转化率,同时改变进水p H将FA稳定在0.16-8 mg·L-1以抑制NOB和恢复AOB活性。通过以上三者综合控制可恢复稳定的短程硝化过程。（2）C/N的变化引起了反应环境内DO、p H和FA的改变,从而对短程硝化系统的脱氮性能产生影响。在C/N=0.5的条件下,短程硝化过程较稳定;当C/N为1时,功能菌AOB丰度增加量有所减少;当C/N较高（2和4）时,短程硝化被破坏。因此,C/N＜1时可实现稳定的短程硝化,C/N＞1时反硝化及异养过程完全抑制短程硝化过程。（3）老龄垃圾渗滤液进水C/N从0.34到2.1再变化至0.41,当C/N为2.1时,短程硝化过程失稳,这与模拟废水的实验效果相似。当C/N稳定至0.41时,经过6天短暂恢复,ARR与NAR分别可以达到74%和98%,验证得到C/N接近0.5时为实现稳定短程硝化过程的最佳C/N条件。
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