摘要
厌氧氨氧化工艺是一种新型生物脱氮技术，在去除NH4+-N和NO2--N的同时也会产生部分NO3--N，因而其最大脱氮效率仅有89%。单质硫自养反硝化工艺具有无需投加有机碳源、成本低等优点，所以单质硫自养反硝化成为去除厌氧氨氧化出水中NO3--N的较优选择。目前，常见单质硫自养反硝化反应器通常为填充柱反应器，该反应器长时间运行会出现结垢、堵塞等现象，影响传质和脱氮效能。因此，本研究在悬浮污泥体系下，使用不同粒径的单质硫，构建单质硫自养反硝化MBR系统，评价不同粒径单质硫自养反硝化的脱氮效能以及微生物群落组成。通过对比研究结果，进一步考察脱氮效能较优系统的长期运行效能，以及运行过程中的影响因素。主要研究结果如下： （1）毫米级和微米级粒径单质硫自养反硝化系统启动研究表明，在进水NO3--N浓度均为45 mg/L，水力停留时间为12 h的条件下，毫米级系统和微米级系统分别历经25天和20天启动成功，NO3--N转换率可达90%以上。与毫米级单质硫相比，微米级单质硫可以增大单质硫与微生物接触面积，提高传质效率，缩短启动时间。 （2）微米级单质硫自养反硝化系统长期运行效能研究表明，在进水NO3--N浓度为200 mg/L，水力停留时间为12 h的条件下，NO3--N转换率可达90.75%，总氮去除负荷最高可达1.64 kgN/(m3·d)。系统内优势菌门为Proteobacteria和Bacteroidota，其中Proteobacteria的相对丰度可达50%以上；系统内优势菌属为Thiobacillus，相对丰度为20%以上。 （3）游离亚硝酸（Free Nitrite Ammonia，FNA）对单质硫自养反硝化影响的批次实验研究表明，在35±2℃，S/N=3.0，进水NO3--N浓度为50 mg/L的条件下，当FNA浓度为0.0011~0.0072 mg/L时，NO3--N还原抑制率为10%~50%。在微米级系统长期运行期间，进水NO3--N浓度为500 mg/L，水力停留时间为12 h时，FNA浓度为0.0012~0.0067 mg/L，NO3--N转换率降至34.54%。这是由于NO3--N与NO2--N还原酶对电子的亲和力不同，导致NO2--N的积累，间接造成了FNA的产生，从而对NO3--N还原过程产生抑制。
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