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采用单一技术处理高浓度污水很难满足日益严格的污水处理标准和要求，将多种处理工艺进行组合则为解决这一问题提供了一条可能的有效途径。本文以一体式膜生物反应器(SMBR)和复合垂直流人工湿地(IVCW)为对象，研究了模拟情况下SMBR-IVCW组合工艺对较高浓度污水的脱氮效果，考察了低剂量硫酸铝投加、间歇曝气对SMBR脱氮效能的影响和IVCW的周年脱氮效率，分析了IVCW脱氮效能影响因素的普适性规律，并以酶活性、硝化反硝化强度、脂肪酸分析等方法探寻了两个系统的脱氮机理和微生物响应机制，以期为类似组合工艺或单独系统的应用提供理论和实践依据。
主要结论如下:
1、在SMBR中以铝磷摩尔比(molAl∶molP)≤1:1的剂量进行了Al2(SO4)3的前置投加，系统的除磷效能得到强化，总磷(TP)平均去除率由78.3％提升至95.9％;同时系统脱氮效率也显著提高，总氮(TN)平均去除率由55.2％增加至65.1％，出水硝氮(NO3-)平均浓度由13.9mg·L-1降至8.9mg·L-1。Al2(SO4)3的投加没有影响SMBR对氨氮(NH4+-N)和化学需氧量(COD)良好的去除效果，正常运行下其平均去除率均大于94％。此外，SMBR的污泥产率及膜污染速率没有因Al2(SO4)3的投加而加快，系统内污泥的活性成分含量较为稳定。
2、间歇曝气有效地提高了SMBR的脱氮效能，TN的平均去除率由持续曝气工况下的28.0％提高至曝气/停曝时间为60min/60min，60min/90min，60min/75min工况下的59.5％，66.8％和70.7％，出水NO3-的平均浓度由20.1mg·L-1分别降至11.0mg·L-1，8.0mg·L-1和7.5mg·L-1。间歇曝气没有影响SMBR对COD和NH4+-N的去除效果，四种工况下其平均去除率均在90％以上。间歇曝气对混合液悬浮固体(MLSS)的增速及混合液可发挥悬浮固体(MLVSS)/MLSS没有造成显著影响。60min/75min是本实验的最佳工况条件。
3、SMBR污泥脱氢酶活性随运行时间的延长而下降。采用间歇曝气后，脱氢酶活性经历了先下降后急剧升高又降低的过程。污泥硝化强度随运行时间逐渐升高，其趋势没有受到间歇曝气的影响。间歇曝气后污泥反硝化强度并未显著增强，间歇式SMBR脱氮效率的提升更多地与系统内形成了利于反硝化作用的环境条件有关。污泥微生物所受环境胁迫在间歇曝气后有所增大，但在间歇曝气持续一段时间后的60min/75min工况下又降至持续曝气时的水平。间歇曝气对污泥微生物群落结构造成了一定影响--尽管各工况下好氧原核微生物的相对含量均最高，但在间歇曝气及延长停曝时间后均有所降低;厌氧细菌和硫酸盐还原菌的相对含量则有所升高。
4、在进水COD/TN和COD/NO3--N平均为1.61和1.76的情况下，IVCW系统对TN和NO3--N的周年平均去除率分别为61.77％和62.41％，出水TN、NO3--N的平均浓度分别为4.69mg·L-1、4.23mg·L-1。NO2--N及NH4+-N的出水浓度较低，平均分别为0.16和0.08mg·L-1。TN和NO3--N的去除率与出水温度、COD去除率呈显著正相关，与出水溶氧和COD浓度呈显著负相关;去除率较差的点均位于水温＜10℃，DO＞3.0mg·L-1及COD去除率＜60％，出水浓度＞10mg·L-1的区域内。
5、以微生物纯培养、基质酶活性、硝化反硝化强度和脂肪酸甲酯方法解析了处理SMBR出水的IVCW的微生物数量、活性、氮转化潜力及群落结构的时空特征，并与处理常规生活污水的对照IVCW系统进行了对比，表明该系统的微生物数量、酶活性、硝化强度、特征脂肪酸比值i15∶0/a15∶0、上行流的单不饱和脂肪酸(MUFA)/支链脂肪酸(BranchFA)和18:1ω9t/18:1ω9c低于对照，而下行流的MUFA/BranchFA和18:1ω9t/18:1ω9c则高于对照。在时间响应方面，两个系统的微生物所受胁迫在冬季时强于夏、秋季。空间响应方面，上下行流微生物特征存在较大差异。两个系统的微生物时空响应呈现出相似性。