【摘 要】
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含氮废水的排放对环境的影响极大,极易引起水体的富营养化,已成为目前十分关注的环境问题。同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化（SNAD）工艺具有良好的脱氮除碳效果,然而,其主要研究热点集中在处理高氨氮废水上,而对于低氨氮、低C/N比废水研究较少。基于此,本文首先强化了Anammox工艺,而后研究了不同粒径的厌氧氨氧化颗粒污泥的理化与脱氮特性,并以低氨氮、低C/N比污水启动SNAD工艺,考察启动过程中
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含氮废水的排放对环境的影响极大,极易引起水体的富营养化,已成为目前十分关注的环境问题。同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化（SNAD）工艺具有良好的脱氮除碳效果,然而,其主要研究热点集中在处理高氨氮废水上,而对于低氨氮、低C/N比废水研究较少。基于此,本文首先强化了Anammox工艺,而后研究了不同粒径的厌氧氨氧化颗粒污泥的理化与脱氮特性,并以低氨氮、低C/N比污水启动SNAD工艺,考察启动过程中脱氮性能、微生物活性及污泥特性,并对启动过程中的微生物进行宏基因组分析,以期为SNAD应用于处理低氨氮、低C/N比污水提供一定的理论指导。主要结论如下:（1）通过接种厌氧氨氧化颗粒污泥,缩短水力停留时间（HRT）,在29 d内实现Anammox工艺的强化,NRE达到80.85±0.81%,?NO2--N/?NH4+-N一直维持在1.32附近。粒径为1.5～2.0 mm的颗粒污泥增长较多,占比为25.68%。三维荧光光谱（3D-EEM）分析结果表明到蛋白质组分在启动过程中荧光强度不断增加,红外光谱（FT-IR）分析结果也表明氨基酸在厌氧氨氧化污泥颗粒化过程中起到重要作用。（2）不同粒径的Anammox颗粒污泥理化性质分析表明,孔隙度、湿密度及TB-EPS与粒径呈正相关,含水率、SMP与LB-EPS都与粒径呈负相关,3D-EEM结果显示色氨酸在颗粒增长中起到重要作用。在2.0～2.5 mm时,完整性系数最高,TB-EPS中PN/PS达到最高,3D-EEM结果进一步表明,其色氨酸含量最高,因此其理化性质相对稳定。此外,当粒径为2.0-2.5 mm时,厌氧氨氧化活性最高。结合理化性质和生物学性能分析,以粒径在2.0～2.5mm的厌氧氨氧化颗粒污泥为定向驯化培养目标。（3）在Anammox工艺强化的基础上,通过控制曝气频率启动CANON阶段,氨氮去除效率（ARE）可达98.27%。随后,在工艺中引入有机碳源（乙酸钠）,控制C/N比为0.5,氮去除效率（NRE）、COD去除效率（CRE）分别可达90.25%、85.22%,实现了DNB同Aer AOB和An AOB协同脱氮除碳。颗粒粒径随进程逐渐增大,与EPS、SMP的分泌增加有关,活性不断提高且颗粒的稳定性增加,3D-EEM显示色氨酸在SNAD启动过程中与粒径增长密切相关。（4）通过宏基因组分析,Aer AOB的优势菌属Nitrosomonas呈先下降后升高的趋势,在CANON阶段得到富集;在启动初始时,Candidatus＿Kuenenia为优势菌属,而在SNAD工艺启动成功时,Candidatus＿Brocadia属成为An AOB的优势菌属;反硝化菌属与Aer AOB、An AOB的协同脱氮且表现活跃。与Aer AOB相关基因hao、amo在CANON阶段表达上升,Aer AOB得到富集;而与An AOB相关基因hzs、hdh呈先下降后上升的趋势,表明An AOB逐渐适应低DO、低C/N比的环境;反硝化相关基因（nar G、nar H、nir S、nir K）丰度较高,在一定程度上可提高系统内的总氮去除效率。通过预测的的氮代谢途径表明在SNAD系统内,氨氧化、厌氧氨氧化与反硝化在低氨氮、低C/N比的SNAD系统中进行协同作用,提高脱氮除碳效果。
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