【摘 要】
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污水厂尾水具有碳氮比低、NO3--N占比高的特点,生物反硝化脱氮时需外加碳源作为电子供体。农业废弃物廉价易得,可同时作为碳源和微生物附着载体,但其存在初期释碳快、二次污染物释放规律不明确、生物可及性差等问题。本研究采用水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、玉米芯、大豆秸秆和大豆壳6种农业废弃物为原料,筛选出高效低污染的缓释碳源,并比较不同预处理方式对其理化性质及深度脱氮效能的影响。主要研究成果如下:（1）
【基金项目】
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国家重点研发计划课题“太原市生态环境用水保障关键技术研究（2019YFC0408602）”； 中央级公益性科研院所基本科研业务专项“低碳氮比污水缓释碳源强化脱氮研究（2020YSKY-011）”；
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污水厂尾水具有碳氮比低、NO3--N占比高的特点,生物反硝化脱氮时需外加碳源作为电子供体。农业废弃物廉价易得,可同时作为碳源和微生物附着载体,但其存在初期释碳快、二次污染物释放规律不明确、生物可及性差等问题。本研究采用水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、玉米芯、大豆秸秆和大豆壳6种农业废弃物为原料,筛选出高效低污染的缓释碳源,并比较不同预处理方式对其理化性质及深度脱氮效能的影响。主要研究成果如下:（1）玉米芯表面粗糙且纤维素和半纤维素含量较高,更易被微生物附着并利用。静态释放试验表明,玉米芯的释碳性能最佳,释放遵循二级动力学方程和Ritger-Peppas方程,二次污染风险最低,强化脱氮性能最佳。（2）玉米芯经冻融、酸、碱和冻融碱处理后表面形态遭到不同程度的破坏、孔隙结构增多、比表面积增大、微生物可及性提高;内部小分子有机碳被不同程度去除,初期释放速率降低;碱处理和冻融碱处理有效提高玉米芯纤维素成分占比;四种预处理方式均会对木质纤维素成分及其连接键造成不同程度的破坏,其中冻融预处理造成破坏较小,酸、碱和冻融碱处理破坏程度较大;预处理脱除了部分非晶结构,玉米芯材料的结晶度上升。（3）碳源预处理可以实现反硝化滤池的快速启动,碱处理和冻融碱处理缓释碳源将滤池启动期由15天分别缩短至11天和10天,明显增强填料挂膜效能,加快功能菌生长繁殖,提高了启动期的运行效能。稳定运行期,碱处理玉米芯强化脱氮效果最好;在HRT为2 h的条件下,碱处理滤池出水NO3--N和TN浓度最低,为（0.52±0.11）mg/L和（1.34±0.29）mg/L,COD为（30.08±7.63）mg/L,出水满足地表V类水的水质要求;HRT降至1.5 h时,碱处理滤池仍保持着较好的脱氮效果,出水NO3--N和TN最低,分别为（1.73±0.13）mg/L和（3.32±0.24）mg/L;HRT降至1 h时,除冻融碱处理滤池依然保持较好的脱氮效果外,其他滤池出水NO3--N和TN浓度上升明显。高通量测序显示,预处理会影响碳源表面微生物群落结构,微生物以反硝化菌和纤维素水解菌为主。
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