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由于污水处理厂的硝化系统比较脆弱,受到高温、低温、高氨氮等因素的冲击时,容易出现崩溃的情况,所以进行硝化污泥的富集有助于应对硝化系统出现崩溃的情况。高温是影响硝化系统的重要因素之一,尤其是夏季进水水温高,而且化工、石油等行业排放废水温度也很高,会对污水处理厂硝化系统产生冲击,因此有必要研究硝化污泥的耐高温特性。本试验首先使用膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)进行硝化污泥中温富集试验。培养基质由城市污水处理厂经过预处理的原水、氨氮储备液和碱度调节液组成,在不投加有机碳源前提下,通过逐步提高氨氮负荷来富集硝化菌,考察了温度、溶解氧(dissolved oxygen,DO)、氨氮容积负荷等因素对硝化污泥富集的影响。通过研究活性污泥反应动力学,计算硝化菌的产量,核算了硝化污泥富集的成本与收益,最后在氨氮容积负荷为1.5 kgN/(m3·d)的条件下的稳定运行,获得硝化污泥的活性为62.5 mg/(L·h),硝化菌浓度为1.29 g/L。反应器实现稳定运行之后,调整SRT=20d,实现硝化菌产量为0.064 g/(L-d)。为富集能够适应高温环境的硝化污泥,从中温富集装置中抽取10 L的硝化污泥,分别在30℃、35℃、40℃和45℃下进行富集培养,发现:在45℃下,硝化污泥的硝化过程被严重抑制,而在40 ℃下,硝化污泥降解氨氮能力还是较好的,基本能够保持在90%以上,试验最终可以得到40 ℃下硝化系统稳定运行的反应器。通过高通量的测序分析,发现高温富集硝化污泥比普通生化池活性污泥中亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)含量高,占比3%左右。硝化污泥的整个菌落中,不动细菌属(Acinetobacter)和假单胞菌(Pseudomonas)两种细菌含量最高,分别是22%和18%。为研究中温富集硝化污泥和高温硝化污泥分别对污水处理厂硝化系统崩溃的强化情况,开展了硝化强化试验。首先从投加次数上比较中温硝化污泥和高温硝化污泥对硝化系统恶化的反应器的生物强化作用,各投加1%的硝化污泥之后,发现中温富集硝化污泥和高温富集硝化污泥对恶化反应器均没有完全强化的效果,然后提高硝化污泥的投加量,发现中温硝化污泥投加量为10%时,硝化系统去除氨氮的能力提升了 40 mg/(L·d),而高温硝化污泥投加量为5%时,硝化系统去除氨氮的能力提升了 30 mg/(L·d),投加10%高温硝化污泥之后,硝化系统去除氨氮的能力提升了 40 mg/(L·d)。总的来说,富集硝化污泥投加量越大,中温富集污泥和高温富集污泥的强化效果越好,且差别越小,投加中温污泥进行强化更加经济。