随着现代工业化的发展和进步,许多行业排放的污水中均含有大量的高浓度的氨氮和硫酸盐,此类污水会对环境产生污染,进而影响人类健康。硫酸盐型厌氧氨氧化技术是利用微生物将硫酸盐与氨氮同时去除的一种生物水处理技术,终产物是无二次污染的氮气与单质硫。该工艺不消耗外加碳源,剩余污泥产量少。但是,硫酸盐型厌氧氨氧化研究越来越深入,对其反应过程、转化机理等方面的理解人们的争议很大。本课题从下述四个方面入手开展研究:启动硫酸盐型厌氧氨氧化反应,及此过程中水处理性能、不同形式的碱度对反应影响的研究、不同N/S对水处理性能的影响,对亚硝酸盐和硝酸盐在反应过程中扮演的角色进行研究。关注硫酸盐型厌氧氨氧化反应实验现象、反应过程、环境条件等,同时采用高通量测序手段对污泥的微生物结构进行分析,为今后的相关研究提供理论支持。氨氮和硫酸盐的同时去除在自行设计的内循环反应器中实现,NH₄⁺-N和SO₄^2--S的最高去除率分别达到92%和59.2%,出水中NH₄⁺-N和SO₄^2--S的最低浓度分别为8.4mg/L和67.3mg/L。同时,一定浓度的NO₂^-和NO₃^-也在废水中检测到,平均浓度分别为4.5mg/L和9.6mg/L。将两种形式的碱度加入反应器中,研究结果表明,废水中NO₃^-产量的增加和HCO₃^-去除速率的加快表明N-C之间发生了新的相互作用。实验期间的N/S[n（NH₄⁺-N）/n(SO₄^2--S)]转化率一直未得到统一的原因是HCO₃^-参与了反应。NH₄⁺-N在此条件下被转化为NO₂^-和NO₃^-,此结果表明,氨氮的转化由短程硝化过程和传统的厌氧氨氧化过程与硫酸盐型厌氧氨氧化同时实现。增加进水N/S的比例可以提高氨氮和硫酸盐转化率,同时出水中NO₂^-浓度增加。对该过程的相关脱氮功能的菌种进行分析,样品中的反硝化细菌约占12.4%,发现少量的厌氧氨氧化菌和氨氧化菌。其中,反应器中主要的功能细菌为Proteobacteria。在发生硫酸盐型厌氧氨氧化反应时,硝化反硝化也同时存在。在模拟污水中添加30mg/L的亚硝酸盐,氨氮的氧化效率和硫酸盐还原效率均有所提高。厌氧反应器中检测到Proteobacteria、Nitrospirae、Bacteroidetes、Chloroflexi、Chlorobi等。NH₄⁺被转化为NO₂^-和其他氮化合物作为中间体,进一步氧化成NO₃^-,此过程中SO₄^2-作为电子受体。一定浓度的硝酸盐对S-Anammox反应有促进作用,这个过程中硫酸盐最高去除率为85%,出水中未检测到NH₄⁺-N。反应器运行97天后,与空白组相比,硝化细菌和传统的厌氧氨氧化菌活性有所提高,因此认为硝化和厌氧氨氧化作用与S-Anammox同时发生。此外,发生的硫自养反硝化现象的原因是污水中含有的亚硝酸盐和硝酸盐参与反应。氨氮的氧化过程和硫酸盐的还原过程分为三个步骤,根据上面的研究结果认为最终产物的种类取决于实验中进水的元素N和元素S的比例。高通量16SrRNA基因测序的结果表明:在硫酸盐型厌氧氨氧化过程发生时,部分硝化反应,反硝化反应和厌氧氨氧化过程同时存在。