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水体氮素污染日益严重,并成为引起水质恶化、生物多样性降低的主要因素之一,己成为人们关注的焦点。厌氧氨氧化与传统的生物脱氮工艺相比,具有无需外加有机碳源、不产生二次污染、节省能耗等优点,具有广阔的应用前景。然而要将Anammox技术应用于实际工程,仍需解决反应器面对进水水质冲击时的稳定性问题、Anammox反应器出水硝氮含量过高的问题、生产性Anammox反应器启动时间过长的问题。本课题将Anammox技术的工程化推广作为研究出发点,对Anammox工艺进行了以下研究。采用一套有效容积为3.2 L的UASB-Anammox反应器,通过对氮素负荷及水温的调整,研究氮素负荷和短时高温冲击对Anammox反应器运行效果的影响。试验过程中,氮素负荷冲击对反应器的脱氮效果影响明显。氮素负荷为0.136~0.142 kg TN·(m3·d)-1时,反应器对NH4+-N和NO2--N去除率均在99.8%以上;氮素负荷突升至0.202~0.214 kg TN·(m3·d)-1时,NH4+-N和NO2--N去除率略有降低,但仍分别在92%和95%以上;氮素负荷突升至0.255~0.280 kg TN·(m3·d)-1时,氮素去除率明显下降,但反应器仍能稳定运行,TN去除率降至72.8%;当氮素负荷骤降至0.099~0.111 kg TN·(m3·d)-1后,反应器对TN的去除率迅速升高至85%以上。表明UASB-Anammox反应器对氮素负荷的冲击有较强的抵抗能力。短时高温对Anammox过程有明显影响,使氮素去除率骤降,但反应器的脱氮效果能在短期内恢复,反应器运行效果较为稳定。为解决Anammox反应器出水硝氮含量过高及用Anammox处理含氮有机废水的问题,研究了Anammox与反硝化在同一反应器中实现的可能。通过向有效容积为3.2 L的Anammox反应器中连续添加有机物,在进水TN容积负荷为0.26 kg·(m3·d)-1,进水有机负荷与TN负荷比值为1的情况下,仅用35 d就成功地在同一反应器中实现了二者协同脱氮。协同作用稳定阶段,反应器对氨氮、亚硝氮、TN和COD的去除率分别高达95.3%、99.1%、94.0%和93.2%,高于Anammox反应器的脱氮效率,反应器的三氮比为1︰1.32︰0.03。出水碱度和pH值均略高于进水。Anammox与反硝化的协同作用可以降低反应器出水中硝氮含量,对进一步改善Anammox反应器的出水水质及用Anammox工艺处理含氮有机废水均具有重要意义。由计量学分析得Anammox过程去除的氨氮︰去除的亚硝氮为1︰0.77,Anammox菌的“抑制模式”代谢机制使得Anammox与反硝化在电子受体的竞争中达到平衡;为保协同脱氮反应器高效脱氮,进水有机COD与氨氮的比值应不低于1.0;Anammox菌的“抑制模式”代谢机制和Anammox与反硝化代谢产物的互补是协同脱氮反应器能成功启动的两个前提。Anammox与反硝化协同作用机制复杂,仍需进一步研究。考察了有机负荷冲击对协同脱氮反应器运行性能的影响,结果表明反应器对有机负荷冲击有较强的抵抗能力。采用“放大模式”启动方法启动Anammox反应器。向有效容积为50 L的ASBR反应器中接种硝化反硝化污泥及少量Anammox污泥启动Anammox反应器,接种的Anammox污泥约占总接种污泥量的3.2%。结果表明,在第46 d时,氨氮和亚硝氮的去除率已分别高达95.58%和99.29%,此时Anammox反应已是反应器内的主导反应。采用“放大模式”启动方法可以加快生产性Anammox反应器的启动进程。