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厌氧氨氧化(Anammox)是20世纪末期发现的生物化学过程,基于Anammox建立了许多自营养生物脱氮工艺,在废水生物处理领域具有里程碑意义。N2H4和NO是Anammox过程的重要中间产物,本论文从外加微量N2H4对Anammox过程的影响、Fe(II)EDTA络合结合Anammox去除NO以及基于Anammox体系实现厌氧铁氧化氨(Feammox)三个方面进行研究,为基于Anammox过程的应用提供理论依据和指导。①在常规Anammox体系中投加微量N2H4,反应器能长期稳定运行。与未投加微量N2H4的情况相比较,投加微量N2H4能投提升反应器的脱氮性能,NO3-产生量与NH4+去除量的比值(MRNN)在0.12左右,低于常规Anammox反应的化学计量值,NO释放量减少15%。短期外加N2H4的适宜浓度在4.86mg/L左右。②基于Anammox代谢的电子平衡建立了外加微量N2H4下Anammox的化学计量方程,通过测量质子消耗量并结合基质变化确定了外加微量N2H4下Anammox反应的计量学关系。外加微量N2H4能够增大厌氧氨氧化菌(An AOB)的细胞产率,降低NO3-产率,从而强化Anammox过程。建立了外加微量N2H4下Anammox的动力学方程,得到了N2H4厌氧降解的最大比基质利用速率25.09mg/g VSS/d、半饱和常数10.42mg/L以及半抑制常数1393.88mg/L。③采用间歇试验研究了Fe(II)EDTA络合NO与Anammox耦合去除NO及其影响因素。试验结果表明,投加Fe(II)EDTA络合NO后,NO去除效率和去除速率由之前的2.9%~11.1%、0.23~0.56分别增加到74.5%~85.4%、1.62~15.48μmol NO/(g VSS?h);温度从25℃增加到45℃时,NO去除效率和速率呈先增加后降低的趋势,适宜温度范围为30-35℃;p H从6.5增加到8.0时,NO去除效率和速率呈先增加后降低的趋势,适宜p H范围为7.0-7.5;Fe(II)EDTA浓度对NO去除效率影响显著,是控制NO去除效率的关键因子;NO浓度和气体流速对NO去除速率影响显著,是提升NO去除速率的重要因素。Anammox新体系去除NO的半饱和常数为1.338m M,最大比基质利用速率为0.09mmol N/(g VSS?h)。④运行接种实验室培养的常规Anammox污泥、投加Fe(II)EDTA和NH4+、NO曝气的一个SBR反应器,35天后混合液挥发性悬浮固体物质(MLVSS)浓度降低至初期的52.9%,NO的去除性能逐渐恶化;污泥中细菌的多样性和丰度明显降低,细菌群落结构和数量不能维持稳定。所以,仅依靠Fe(II)EDTA络合NO耦合Anammox来去除NO的生物过程不能实现长期稳定运行。⑤采用间歇试验研究了厌氧Fe(III)氧化NH4+(Feammox)及其影响因素。试验结果表明,实验室培养的常规Anammox污泥能够实现Feammox。在常规Anammox污泥中,添加Fe(III)NTA可以实现Feammox,而添加Fe(III)EDTA不能实现Feammox;Feammox是微生物作用下的结果而非化学作用或微生物代谢产物作用的结果,200mg/L氯霉素或10m M甲醇会部分够抑制Feammox过程,200mg/L氯霉素和10m M甲醇同时存在时能够完全抑制Feammox过程;外加0.09~1.07m M Fe2+、Fe3+或Fe(III)NTA均能够提升Anammox新体系的TN去除速率,当Fe2+、Fe3+或Fe(III)NTA浓度为0.09m M时的总氮(TN)去除速率最高,是未加Fe时的1.46、1.40和1.39倍。⑥长期运行接种实验室培养的常规Anammox污泥、投加Fe(III)NTA和NH4+的一个SBR反应器,60d后反应器的Feammox速率和TN去除速率分别增加到117.12、142.89mg N/(g VSS?d),分别提高了55.54%和142.23%,NO2-的累积浓度逐渐降低。在实现Feammox的Anammox新体系中含有多种门类的细菌,细菌群落多样性随时间不断下降,主要的An AOB为Kuenenia属。后续工作需要对体系内的Feammox功能微生物进行鉴定。