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随着污水处理再生回用的需求不断提高,人们也逐渐提高了对再生水的品质要求。研究发现,高校中水在循环使用过程中,常规反硝化工艺脱氮深度不够,存在硝酸盐氮积累的问题,影响再生水使用品质,多余的中水进入校区景观水体后有造成水体富营养化的风险。自养反硝化不需要有机碳源且生物增长缓慢,具有节省资源、污泥产量低等优势。鉴于此,本文研究了Na2S2O3型硫自养反硝化在高校中水深度脱氮中的效果,并考察了盐度对Na2S2O3型硫自养反硝化的影响,研究内容包括硫自养反硝化污泥的培养与富集,两种不同填料反应器的启动与运行,实验运行参数的优化,以及对高校中水的深度脱氮效果,以期为Na2S2O3型自养反硝化工艺在高校中水深度脱氮方向提供理论指导。主要结论如下:(1)在SBR反应器中接种高校中水站活性污泥,使用Na2S2O3作为电子供体,在20 d左右成功培养出硫自养反硝化污泥,驯化后的微生物以杆菌为主。(2)分别以活性炭和聚氨酯海绵为填料启动升流式厌氧滤柱反应器,接种硫自养反硝化污泥,在相同条件下运行,对比两种填料反应器的脱氮效果。结果表明:聚氨酯海绵比活性炭更容易被微生物附着,反应器可以更快速地形成生物膜,启动时间更短。反应器中发挥主要作用的菌属为硫杆菌属、硫单胞菌属、铁氧化菌属,且优势菌属丰度在反应器内沿水流方向逐渐降低;逐渐缩小HRT提高进水负荷,HRT由6 h降低至2 h的过程中,两组反应器NO3--N去除率均大于94%,但当HRT降低至0.5 h时,活性炭反应器NO3--N去除率降低至70%,聚氨酯海绵填料反应器降低至80%,聚氨酯海绵填料反应器脱氮能力略高,且对污泥有较好的截留能力。(3)间歇实验研究SO42-浓度和Cl-浓度对于硫自养反硝化菌活性的影响,结果表明SO42-和Cl-浓度过高均会降低脱氮效率:当SO42-浓度为0~4 g/L时,NO3--N去除率大于97%,反硝化速率为0.00162 g N·(g SS·h)-1,随着SO42-浓度升高为15 g/L,NO3--N去除率降低至51%,反硝化速率为0.00086 g N·(g SS·h)-1,与初始相比降低了50%;当Na Cl浓度低于30 g/L时,NO3--N去除率均高于97%,反硝化速率为0.00165 g N·(g SS·h)-1,随着Na Cl浓度增加至80 g/L,NO3--N去除率降低至34.6%,反硝化速率为0.00061g N·(g SS·h)-1,与初始相比降低了63%,硫自养反硝化菌丧失了大部分活性;连续运行SBR反应器研究硫自养反硝化菌对盐度的适应性:当Na Cl浓度为50 g/L,起初NO3--N去除率降低至78%,运行16 d后反应器恢复性能;当Na Cl浓度增加至80g/L,NO3--N去除率降低至50%,长时间运行去除率没有明显上升,反硝化菌无法恢复初始活性;高通量测序表明,盐度会对微生物菌群结构产生影响,随着盐度的增加,在门水平上,Proteobacteria的丰度较为稳定,而Bacteroidetes的丰度由8.73%降低至1.69%,Chloroflexi的含量随着盐度增加有所上升,在属水平上,Sulfurimonas的丰度与盐度的增长呈负相关,Thiobacillus的丰度呈先上升后下降的趋势。(4)当NO3--N浓度为40~50 g/L时,Na2S2O3型自养反硝化系统最适S/N为1,最适p H为7~8,最适温度为32℃;实验通过自养以及自养耦合异养两种方式对高校中水进行深度脱氮,结果表明:当进水中不外加碳酸氢钠时,无法维持硫自养反硝化所需的p H,总无机氮(TIN)去除率仅为54%,并且有NO2--N的积累。在进水中补充碳酸氢钠后,TIN去除率达到90%;自养耦合异养协同反硝化可以减少反应器对碱度的需求,同时降低出水SO42-浓度,在不添加碳酸氢钠的条件下,投加去除水中NO3--N异养反硝化所需乙酸钠理论值的0、1/10、1/5、1/3、2/5,TIN去除率分别为54.0%、60.8%、75.2%、96.0%,出水平均p H分别为5.24、5.86、6.66、7.33、7.83,提高了脱氮效果,出水硫酸盐浓度由269.8 mg/L降低至226.75 mg/L。