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养猪废水是一种高浓度有机废水,经厌氧消化后,其出水仍会残留较高的化学需氧量(COD)和氨氮(NH4+-N),不能向环境中排放,需要作进一步的处理。对于消化液中的COD,可采用常规好氧活性污泥法得到有效去除,但其脱氮问题至今仍未能得到很好解决。本研究以序批式活性污泥反应器(SBR)的运行为基础,探讨了温度、氨氮负荷(NLR)、曝气时间和曝气量对活性污泥系统处理养猪废水厌氧消化液的短程硝化特征的影响。研究表明,在28℃和15℃条件下,将溶解氧控制为1.0~2.0mg/L时,SBR系统均能实现良好的短程硝化功能。但在15℃条件下,氨氮去除率和亚硝酸盐积累率(NAR)较28℃均有显著下降,分别从71.1%和96.7%降低到了52.8%和85.4%。在28℃条件下,氨氮负荷由0.56kg/(m3·d)大幅提高到2.18kg/(m3·d)后,SBR系统的氨氮去除率显著降低为48.6%,但NAR仍然高达96.8%,保持了良好的短程硝化性能。NLR较高时,可适当延长曝气时间以强化SBR系统的氨氮氧化能力,但曝气时间过长,则会导致大量NO2--N的氧化,NAR显著下降。氨氮负荷较高时,提高曝气量不仅能够提高NH4+-N的去除率,也可以保持系统的短程硝化效能,曝气量为0.2L/min和0.4L/min时,NH4+-N的平均去除率分别为61.8%和68.9%,NAR均维持在95%左右。本研究采用PCR-DGGE技术对SBR短程硝化反应系统中的微生物菌群构成及其生物多样性进行了初步分析。结果表明,SBR反应系统中的氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌丰富多样,为系统在各种受试条件下保持良好短程硝化能力奠定了生物学基础。氨氧化菌属主要有亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和硝酸菌属(Nitrobacter);亚硝酸盐氧化菌更加丰富,包括不动杆菌属(Acinetobacter)、节杆菌属(Arthrobacter)、赖氏菌属(Leifsonia)等。氨氧化菌在系统温度由28℃降为15℃,以及曝气时间和曝气量发生变化时,种群的丰度会有所改变,但群落结构并没有发生显著变化,使SBR系统在各种受试条件下均保持了良好的氨氧化功能。对亚硝酸盐氧化菌的检测分析表明,各种受试条件对系统中的硝酸盐氧化菌群结构的影响有限,但发现某些菌种只在氨氮负荷较低时出现,氨氮负荷较高时其优势度则会显著降低。