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同步硝化反硝化除磷(simultaneous nitrification-denitrification and phosphorus removal,SNDPR)因能耗低、处理效果好和节省碳源等优点受到广泛关注。然而,SNDPR工艺中聚磷菌、硝化细菌和异氧反硝化细菌的污泥龄不同,难以实现脱氮和除磷同时达到良好的效果。因此,研究使SNDPR工艺对氮、磷元素的去除效果同时达到良好状态十分必要。其次,N2O和NO对环境危害大,污水生物脱氮作为其重要来源之一,研究SNDPR工艺中N2O和NO的产生特征和机理十分必要。采用厌氧/好氧/缺氧序批式反应器(Anaerobic/Aerobic/Anoxic-Sequencing Batch Reactor,An/O/A-SBR),并设置DO自动监控装置精确控制氨氧化进程,控制DO浓度实现亚硝化并在NH4+-N氧化结束时及时停止曝气实现良好SNDPR效果。本文为了强化系统除磷效果,采用侧流强化除磷技术,即在SNDPR脱氮效果稳定阶段向进水中额外添加一次乙酸钠(CH3COONa),厌氧释磷结束排出富磷上清液进行化学处理后再返回主流反应器进一步生化处理,在接近排放标准时再次实施侧流除磷以实现出水TP达标;实验控制DO浓度分别为0.15、0.2和0.25 mg·L-1,探究不同DO浓度对SNDPR脱氮除磷效果的影响;控制进水C/N分别为10、7和5,探究不同C/N条件下SNDPR脱氮除磷机理,以及N2O和NO的释放特征和机理。所得主要结论如下:(1)在C/N=7,PO43--P=5 mg·L-1条件下侧流强化除磷效果良好。共进行两次强化,强化后出水PO43--P浓度均小于0.5 mg·L-1,分别持续2和16天,PO43--P平均去除率分别为95.8±0%和96.7±3.7%,累积除磷量分别为22.2mg和519.1mg。当强化效果快消失时往往伴随着厌氧PO43--P释放量的降低,当PO43--P释放量<4 mg·L-1时,可进行再次侧流强化除磷。(2)实验证明选择适宜DO浓度的重要性。在适中的DO浓度(0.2 mg·L-1)下运行时,氨氧化速率与异氧菌反硝化速率接近,好氧段结束时NOx--N累积量最小,系统完成脱氮时间最短,脱氮除磷效率最高。(3)好氧阶段NH4+-N的下降呈两段式规律,TN的下降呈三段式规律。曝气初期好氧聚磷占主导作用,抑制氨氧化,NH4+-N和TN下降速率较慢且保持一致;当PO43--P浓度降低至0 mg·L-1,硝化速率大于反硝化速率,TN下降速率更慢。随着反应的进行,氨氧化速率升高,NH4+-N和TN下降速率加快。(4)在不同C/N条件下,N2O和NO的产生规律基本一致。随着C/N的升高,N2O和NO的产生量随之增高。N2O的总产生量依次为1.93 mg·L-1、1.94mg·L-1和2.59 mg·L-1。NO的总产生量依次为0.26 mg·L-1、0.3 mg·L-1和0.44 mg·L-1。(5)侧流强化除磷(C/N=7)后,微生物多样性增强,PAOs丰度由5.14%增长至6.6%;高碳氮比(C/N=10)运行导致GAOs的大量繁殖,Candidatus_Competibacter属占比高达34.5%,Nitrospira是好氧阶阶段NO3--N累积的关键菌属,随着反应器的运行,其丰度由0.99%降低至0%。