【摘 要】
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随着全球经济的快速发展,由氮、磷等营养物质过剩引起的水体富营养化问题日益严峻。市政污水处理厂作为市政废水脱氮的重要单元,其高能耗、高运营成本迫切要求我们开发低能耗的废水脱氮新工艺。厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺因无需投加有机碳源、无需曝气、污泥产量低、无温室气体N2O产生,被认为是迄今为止最高效经济的废水脱氮工艺。由于实际废水中几乎不含NO2--N,NO2--N的稳定积累成为ANAMMOX工艺应
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随着全球经济的快速发展,由氮、磷等营养物质过剩引起的水体富营养化问题日益严峻。市政污水处理厂作为市政废水脱氮的重要单元,其高能耗、高运营成本迫切要求我们开发低能耗的废水脱氮新工艺。厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺因无需投加有机碳源、无需曝气、污泥产量低、无温室气体N2O产生,被认为是迄今为止最高效经济的废水脱氮工艺。由于实际废水中几乎不含NO2--N,NO2--N的稳定积累成为ANAMMOX工艺应用的关键,而对于NH4+-N浓度较低的市政废水难以通过短程硝化实现长期稳定的亚硝积累。基于此,近几年来相关学者提出短程反硝化厌氧氨氧化耦合工艺,即反硝化氨氧化工艺,与传统A/O脱氮工艺相比,新工艺可节省43%的DO消耗量,77.6%的碳源消耗量,污泥产量减少70.3%。颗粒污泥抗冲击负荷能力强、运行效能好、沉降性能好,可有效截留关键微生物,在实际应用过程中具有明显优势。为进一步提高现有反硝化氨氧化工艺的运行效能,本研究采用UASB反应器,以厌氧氨氧化絮状污泥和反硝化絮状污泥为接种污泥,经过150天成功培养出反硝化氨氧化耦合颗粒污泥。在进水NH4+-N40mg/L,NO3--N/NH4+-N为1.0,COD/NO3--N为3.0,HRT为2h的条件下,NO3--N去除率达99%,NH4+-N去除率达95.74%,总氮去除负荷最高达1.58 kg N/（m~3d）。在颗粒污泥培养过程中污泥表观特征变化明显,絮状污泥经过60天的培养形成平均粒径0.7mm的小颗粒,之后粒径不断增大,经过150天的培养最终形成表面光滑、结构紧实,平均粒径1.27mm的成熟颗粒污泥。成熟颗粒污泥表面有厌氧氨氧化簇状菌团和短杆状菌,颗粒污泥中Ca2+含量高达141.75mg/g SS,在成熟颗粒污泥内部含有Anammox菌和反硝化菌两种关键功能菌且两种菌均匀混合分布在颗粒污泥内部。在颗粒污泥培养过程中系统内微生物多样性明显减少,系统内两种优势微生物Candidatus＿Brocadia和unclassified-Anaerolineaceae丰度均增大,Candidatus＿Brodacia占比由3.04%增至20.74%,unclassified-Anaerolineaceae占比由7.96%增至11.29%。磺胺甲恶唑（SMX）对厌氧氨氧化菌和反硝化菌急性毒性的半抑制浓度IC50分别为218.5mg/L和617.7mg/L,厌氧氨氧化菌对SMX更敏感,更容易受到抑制影响。连续流实验结果表明SMX对厌氧氨氧化菌和反硝化菌的抑制作用是可恢复且反硝化菌的活性恢复能力更强。在SMX由0mg/L增至6mg/L的过程中,污泥浓度略有降低,SS由19.18 g/L降至17.9g/L,VSS由7.89 g/L降至7.76 g/L;污泥沉降性能明显变差,SVI值由25.03 m L/g增至50.24m L/g;EPS分泌量明显增多,多糖分泌量由12.68 mg/g VSS增至18.41 mg/g VSS,蛋白质分泌量由4.08 mg/g VSS增至4.47 mg/g VSS。在SMX由0mg/L增至6mg/L的过程中,系统内微生物多样性明显减少;系统内两种优势微生物Candidatus＿Brocadia和unclassified-Anaerolineaceae丰度均降低,Candidatus＿Brocadia占比由20.21%降至8.86%,unclassified-Anaerolineaceae占比由8.07%降至5.23%;磺胺类抗生素抗性基因Sul1和Sul2表达量均增加,在SMX浓度分别为0mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L时,Sul1表达量分别为1.7×10~7、4.2×10~7、9.6×10~7、1.3×10~8 copies/g VSS,Sul2表达量分别为6.2×10~7、9.8×10~7、2.4×10~8、6.3×10~8copies/g VSS。
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