【摘 要】
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传统活性污泥法由于能耗较高、二氧化碳排放量较大等问题不能满足城市污水节能低碳处理的要求。厌氧消化工艺可实现碳分离和产甲烷能源回收,其出水COD与总氮浓度比低的特点恰好满足基于厌氧氨氧化（Anammox）的脱氮工艺要求,两者的组合工艺低碳、低能耗,且剩余污泥量少。厌氧消化发展较成熟,而基于Anammox的工艺在亚硝氮的供给方面还存在挑战。在城市污水主流处理中,部分反硝化与Anammox耦合的工艺（P
【基金项目】
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陕西省重点研发计划国际间合作项目（NO.2018KWZ-06）； 陕西省创新团队项目（NO.2019TD-025）；
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传统活性污泥法由于能耗较高、二氧化碳排放量较大等问题不能满足城市污水节能低碳处理的要求。厌氧消化工艺可实现碳分离和产甲烷能源回收,其出水COD与总氮浓度比低的特点恰好满足基于厌氧氨氧化（Anammox）的脱氮工艺要求,两者的组合工艺低碳、低能耗,且剩余污泥量少。厌氧消化发展较成熟,而基于Anammox的工艺在亚硝氮的供给方面还存在挑战。在城市污水主流处理中,部分反硝化与Anammox耦合的工艺（PDA）由于其稳定性更高、且可以削减硝氮,被认为比部分亚硝化耦合Anammox的工艺（PNA）的组合更具可行性。COD供给量（通常以进水COD与硝氮浓度比值,即COD/N表征）是PDA运行的关键参数,但其微生物层面的影响机制还需进一步探索。因此本研究以一段式PDA反应器（水力停留时间1.8 h）处理厌氧消化出水,通过改变系统支路流量比调节PDA反应器进水COD/N,研究PDA内污染物去除与转化规律,讨论了不同代谢特性、不同形态微生物之间的演替关系,以及对系统脱氮性能、污泥颗粒化等的影响。主要工作结论如下:（1）COD/N较低（2.77）时脱氮效率（NRE）低于60%。COD/N为3.44时稳定的PD反应与Anammox反应高效耦合,实现了86.12±2.90%的NRE。COD/N提升至4.09时反硝化消耗过多亚硝氮,抑制Anammox反应,NRE低于75%。PDA反应器出水COD浓度维持在20 mg/L左右,蛋白质降解效率随COD/N提升而下降。（2）活性试验结果表明,COD/N从2.77提升至3.44、4.09期间,硝氮还原活性（SDA3）和亚硝氮还原活性（SDA2）的数值逐渐上升,而两者的比值SDA3/SDA2却逐渐降低且对于COD变化更加敏感,证明随着COD/N的提升,反应器中的反硝化菌对亚硝氮的还原能力逐渐提升。COD/N为4.09时亚硝氮还原能力较强的反硝化菌的快速增殖、竞争亚硝氮,是导致系统NRE降低的主要原因。（3）宏基因组学分析表明,丝状的反硝化菌（主要是Acinetobacter）始终为PDA内相对丰度最高的物种,但随着COD/N的提高而逐渐退化。COD/N从2.77提升到3.44后,由于反硝化菌提供更充足的亚硝氮,适应较高基质浓度环境的An AOB（Candidatus＿Brocadia）逐渐淘汰了适应较低基质浓度环境的An AOB（Candidatus＿Kuenenia）;COD/N为4.09时B类反硝化菌对亚硝氮的竞争使两种An AOB以及A、C类反硝化菌都被抑制,导致NRE下降。（4）污泥显微镜观察和荧光原位杂交结果表明:碳源不足时污泥结构破碎,并出现大量丝状菌,但并未引起污泥膨胀,而利于微小颗粒相互聚集,形成粒径约为476μm的微颗粒。COD/N为4.09时污泥沉降性能的下降可能与丝状菌的退化有关。
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