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大量含氮素的工农业废水和生活污水排入水体,导致水体富营养化等环境问题的发生,严重威胁水生生态平衡和饮用水安全。鉴于此,国家环保部提高了城镇污水排放标准(GB18918-2002),并对氨氮(NH4+-N)和总氮(TN)的排放执行一级A标准(8和15 mg/L)。然而,目前城镇污水厂仍然面临着常规二级处理后含氮量较高的问题,因此急需研发以脱氮为目标的污水深度处理方法。藻菌共生体系具有脱氮效率高、能耗低、可资源化利用等优势,是一种环境友好的水处理技术。本论文采用某污水处理厂二沉池中的优势丝状藻种短带鞘藻(Oedogonium brevicingulatum)为藻源,以该污水处理厂好氧池中的活性污泥为菌源,在构建高效短带鞘藻-活性污泥共生体系的基础上,考察了水质条件(pH、曝气量和重金属Cd)对该体系脱氮效率及氮素转化的影响;观察水质处理过程中藻菌共生体系的生物相变化;在此基础上,初步评价了该体系对实际污水的脱氮效果。论文得出了以下主要结论:(1)在初始藻菌比为1:1~5:1的范围内,初始藻菌比为3:1的共生体系对模拟污水中NH4+-N和TN的去除效果最佳。在第5 d,NH4+-N和TN的去除率分别达70.90%和69.20%;随着藻菌比的增加,模拟污水中NH4+-N更易转化为NO2--N和NO3--N。在藻菌比3:1的体系中,污水中NO2--N的最高净转化速率为0.0013 mg/h(第1 d),NO3--N最高净转化速率为0.035 mg/h(第1 d)。在第5 d,生物同化作用占氮素去除比例为77.68%。在初始pH为6-9的范围内,pH为9时的藻菌共生体系表现出对模拟污水最好的脱氮效果和最高的硝化反应速率。由于藻类同化与化学挥发的共同作用,该体系在初始pH为9时对NH4+-N和TN的去除率分别达到了 70.91%和69.20%;模拟污水中NO2--N的最高净转化速率达0.003 mg/h(第1 d),NO3--N最高净转化速率达0.038 mg/h(第2d)。在第5 d,生物同化作用占氮素去除比例为64.72%。曝气有利于提高该体系对模拟污水的脱氮效率,且曝气量为0.2 L/min时,藻菌共生体系表现出最佳的脱氮效果。该体系对NH4+-N和TN的去除率分别为79.50%和73.40%,对模拟污水中N02--N的最高净转化速率为0.0027 mg/L(第Id),NO3-N最高净转化速率为0.018mg/L(第3d)。在第5d,生物同化作用占氮素去除比例为82.51%。Cd2+存在对藻菌共生体系的脱氮效果具有明显的抑制作用。当Cd2+浓度为10 mg/L时,体系污水中NH4+-N和TN的去除率仅为36.06%和32.90%,与对照组(无Cd2+)相比抑制率分别为46.41%和50.00%。(2)短带鞘藻-活性污泥共生体系处理模拟污水的过程中,体系中生物相变化与污水水质条件(pH和Cd2+浓度)有关。当污水pH为7.1时,短带鞘藻和活性污泥共生良好,活性污泥微生物中主要以固着型的纤毛虫为主,藻体为不分枝的单列细胞构成的丝状体,细胞浓绿且饱满。当pH降至6.0时,藻细胞叶绿素含量降低,藻体开始泛黄并逐渐死亡,活性污泥菌胶团松散,原生动物消失,并出现大量丝状物;Cd2+存在下(10mg/L),藻菌共生体系生物膜遭到了破坏,藻体表面发生褶皱,并发生严重损伤。(3)采用短带鞘藻-活性污泥共生体系对湘潭市某污水处理厂进水和二沉池进水进行了初步处理和评价。5 d后对进水中NH4+-N、TN和COD的去除率分别为91.90%、85.62%和90.71%,对二沉池进水中NH4+-N、TN和COD的去除率分别为64.10%、60.00%、49.42%,且在处理污水过程中pH值始终保持在6~9的范围内,体系处于好氧状态。出水中NH4+-N、TN、COD、pH均可达到城镇污水一级A的排放标准(GB 18918-2002)。