污泥消化液是一种典型的高氨氮废水，根据污水处理厂的运行数据分析，污泥消化液单独处理可降低主流区 10~20%的氨氮负荷，提高出水水质。目前，我省城市污水处理厂普遍采用的工艺是将其回流到主反应区，由自养菌硝化和异养菌反硝化两个过程来完成生物脱氮。然而，由于硝化和反硝化反应是在不同条件下由不同微生物完成的，两类菌群生长所需的最适条件不同，因此，两个过程必须在不同时间段或不同反应器内分别进行。其脱氮途径流程长，氧消耗量大。该常规工艺在处理消化液时还存在反硝化碳源不足，pH 波动明显等问题。而且将污泥消化液回流到主反应区的方式会显著增加污水厂进水氨氮负荷，不利于脱氮效率的提高。随着国家对污泥处理处置的重视，污泥消化液的产生量逐渐提高，其处理将成为污水处理厂需要应对和解决的重要问题之一。因此，深入研究污泥消化液处理新技术和新工艺，不仅对城市污水处理厂提高出水水质和运行稳定性有重要意义，对高氨氮废水处理理论和技术的完善均有重要的促进作用。最终解决污泥消化液对城市污水厂生产运行的影响，提高城市污水厂出水水质，降低城市污水厂运行成本。同时对实现我省"十三·五"期间提出的氨氮污染控制计划具有重要的经济意义。 一体化厌氧氨氧化工艺在单个反应器内通过控制溶解氧实现亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化，从而达到脱氮的目的。与其它生物脱氮工艺相比，该工艺具有无须额外投加碳源、污泥产量少、耗氧量少等优点，有着良好的应用前景。一体化厌氧氨氧化工艺对环境的要求就比较苛刻。一体化厌氧氨氧化工艺的脱氮效果取决于对反应中厌氧氨氧化菌的富集培养以及对氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌的控制。但由于氨氧化菌、厌氧氨氧化菌生长速率低，生长代谢条件严格，大大制约了其工艺在实际工程中的应用，已成为研究人员广泛关注和研究的热点课题。 本研究将电气石引入一体化厌氧氨氧化反应系统，以生活污水厂的污泥消化液为研究对象，研究一体化厌氧氨氧化工艺启动和稳定运行的影响因素，剖析一体化厌氧氨氧化反应系统内厌氧氨氧化菌和反硝化菌的协作机制。通过高通量测序技术全面解析微生物群落，研究运行过程中微生物多样性及群落结构的变化。通过101 d的启动实验，揭示了一体化厌氧氨氧化系统处理污泥消化液的可行性。出水COD浓度稳定在67.3 mg/L左右，去除率达到89.2%。而出水氨氮浓度稳定在22.8 mg/L，去除率达到97.2%，对应氮去除负荷为1.53 g·N/L·d。此外，一体化厌氧氨氧化反应系统表现出良好的抗有机负荷冲击能力。TPU填料可以有效地富集氨氧化菌，提高亚硝化段处理厌氧消化池上清液的稳定性。生物膜中的细菌倾向于分泌更多的EPS，从而保护微生物免受抑制化合物的伤害，亚硝化段具有一定的抗水力负荷冲击能力。厌氧氨氧化和反硝化段在进水COD≤200 mg/L时，厌氧氨氧化占脱氮过程的主导地位。进水COD达到400 mg/L时，反应器内通过厌氧氨氧化途径去除的氮下降到31.1%，而异养反硝化的贡献增加至67.3%，此时异养反硝化占脱氮过程的主导地位，厌氧氨氧化菌活性受到严重抑制。一体化厌氧氨氧化反应系统维持在30?C条件下，出水COD浓度和去除率分别在65 mg/L左右和90%左右。当温度降到15?C，生物反应系统仍然可以正常运行，出水COD浓度和去除率分别稳定在267 mg/L和61%。一体化厌氧氨氧化反应系统在HRT 24 h条件下，出水COD浓度及去除率分别在80 mg/L左右和88%左右。继续缩短HRT至12 h，反应系统出水COD浓度出现明显的升高。继续缩短HRT至6 h，反应系统出水COD浓度及去除率稳定在350 mg/L和50%。Chao、Shannon、Simpson 指数结果表明，稳定运行期内，在温度15?C和HRT 6 h时，反应器内物种丰度大幅降低，但菌群多样性变化较大，而在温度在30?C和25?C，HRT 24 h和18 h时，反应器内物种菌群多样性变化不大。参与厌氧氨氧化反应微生物为Candidtus Brocadia sp.。参与亚硝化反应的微生物主要为Nitrosomonas sp. DYS317和Nitrosospira sp.。

哈尔滨商业大学

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