摘要
水体氮污染防治一直以来是环境工程领域的重要议题，厌氧氨氧化技术较传统生物脱氮工艺能耗、成本显著降低，且产泥量少，是未来水处理脱氮技术发展的趋势。然而，厌氧氨氧化菌生长缓慢、对环境敏感等原因制约了厌氧氨氧化脱氮工艺的应用。本文针对如何快速富集厌氧氨氧化菌，探究不同影响因素对厌氧氨氧化菌的富集和脱氮性能的影响以及代谢机制。 本研究针对厌氧氨氧化功能菌富集周期冗长及其环境适应性差的问题，在搭建快速启动富集体系的基础上，深入分析系统中污泥的脱氮性能、生长特性、微生物群落结构等指标；研究不同氮源比例、不同碳源、不同浓度纳米氧化铜对厌氧氨氧化菌富集效果的影响，探索加速厌氧氨氧化菌富集的有效途径；并进一步开展户外实验考察优化后的厌氧氨氧化污泥处理高氨氮养殖废水的实际效果，以探究其工程应用前景。 本研究取得以下成果： 在小试装置中用时46天启动富集，获得由褐色转变为红褐色的厌氧氨氧化污泥，装置稳定运行期间ΔNO2--N/ΔNO3--N/ΔNH4+-N为1.27∶0.22∶1，接近厌氧氨氧化反应式的理论值（1.32∶0.26∶1）。在厌氧序批式反应器内用时50天成功启动富集，总氮去除速率达到600.07mg·L-1·d-1，第106天获得的污泥在门水平上厌氧氨氧化菌的相对丰度达到36.85%。 富集厌氧氨氧化菌的最佳氮源投加比NO2--N/NH4+-N为1.4，在此条件下，比厌氧氨氧化速率达到最大，为10.36mg-N·L-1·h-1·gVSS-1，富集培养阶段的平均总氮去除速率为100.02mg·L-1·d-1，为氮源比1.1条件下脱氮速率的1.60倍，污泥表现出最佳的富集效果。氮源比1.4条件下的污泥在种水平上厌氧氨氧化菌的相对丰度比氮源比1.1条件下的污泥高出2.53%。富集厌氧氨氧化菌的最佳碳源为碳酸氢钠，该条件下的化学计量比最靠近富集判断标准，平均总氮去除速率为79.79mg·L-1·d-1，是以丙酸钠为碳源时的1.29倍。以碳酸氢钠为碳源时，富集后的污泥在门水平上厌氧氨氧化菌的相对丰度比丙酸钠组高出4.81%。进水中投加适量纳米氧化铜可显著提升厌氧氨氧化菌的富集性能，最佳投加量为5mg·L-1。该条件下，富集过程中平均总氮去除速率达到109.64mg·L-1·d-1，相较于空白组性能提升了40%，该条件下污泥在种水平上厌氧氨氧化菌的相对丰度比空白组高出1.58%，具有更优的富集效果。 经上述富集后，污泥在户外条件下处理高氨氮养殖废水时仍表现出良好的脱氮性能，当进水氨氮和亚硝态氮浓度为207mg·L-1和280mg·L-1时，去除率分别为99.12%和99.99%，总氮去除率达81.83%，证实了将厌氧氨氧化工艺用于高氨氮废水处理具有一定技术可行性。
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