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本课题借助江苏省宜兴市新建7.5万吨城市污水处理厂,针对其改良型AAO工艺运行的特点,建立中试反应器。反应器的工艺和基本构造与宜兴市城市污水处理厂相同,为前置缺氧—AAO—后缺氧—后好氧工艺,进水采用城市污水厂水解酸化池的出水,装置各回流加药点采用自控设计。容积为28.8m~3,设备尺寸大小(L×H×W):6m×2.1m×2.4m(含超高0.3m),总停留时间19.3h。硝化液内回流通常采用从好氧段末端回流至缺氧段前端,考虑到城市污水厂的设计中缺氧段的水力停留时间较长、分为三段且在缺氧各段都设有硝化液回流点,对中试反应器缺氧池硝化液两点回流效果进行研究,对比分析了硝化液回流前后的污水处理效果;为进一步降低出水总氮,在硝化液两点回流情况下研究碳源的投加对工艺运行的影响,并且对碳源投加前后微生物群落优势菌种和多样性进行研究。为污水厂的实际运行提供理论指导。硝化液两点回流实验结果表明:硝化液两点回流运行效果不佳,缺氧池硝酸盐浓度的平均去除量由1.32 mg/L降低至0.14 mg/L,平均去除率由76.44%降低至56.04%。原因可能为硝化液两点回流破坏了缺氧池的整体溶解氧水平,使缺氧池中段的DO浓度出现偏高的趋势,导致异氧菌和反硝化细菌之间存在争夺碳源的问题,碳源不能够被反硝化细菌充分利用。投加碳源实验结果表明:投加碳源后缺氧段末端硝酸盐含量平均值由4.69mg/L降低至2.69mg/L,出水TN浓度平均值由9.70mg/L降低至7.97mg/L,单位吨水的成本上升了0.088元/吨,为水厂的实际运行提供参考。投加碳源前后的微生物测序分析可知:投加碳源后微生物门水平的优势菌种相似性较高,但丰度要普遍高于单纯两点回流运行条件。从理化指标上看,两者的相对丰度对氨氮的去除率都能达到97%以上。两次测序结果中发现一种AOB菌属,一种NOB菌属,在反硝化细菌中除了异养菌属,同时也找到部分自养反硝化菌,同时本次测序中也有一些未曾识别的菌属。这表明在现场运行的过程中,活性污泥中微生物多样性很高。