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传统污水处理工艺由于脱氮效率低、基建投资大、运行费用高等特点,已不能满足日趋严格的水质排放标准。厌氧氨氧化(Anammox)工艺是目前已知的最经济简捷的生物脱氮工艺,本研究基于Anammox工艺,运用中试规模的一段式短程硝化(PNP)-厌氧氨氧化(Anammox)工艺处理城市生活污水,探究了工艺的启动策略及稳定运行条件,和运行过程中微生物活性变化及群落演替规律。采用有效容积为1m3中试SBBR反应器,控制pH为7.6～8.3,温度为25～32℃,历时95d,成功实现Anammox工艺的启动。NH4+-N和N02--N去除率分别达到79.55%和99.26%,进出水NH4+-N:N02--N:N03--N 比值为1:1.37:0.23,总氮容积负荷去除速率(NRR)达0.40 kg·N((m3·d)-1。联氨氧化酶(HZO)活性随温度变化呈正相关关系,填料上HZO活性大于悬浮污泥。批次试验明确了系统的脱氮路径,Anammox占主导作用,脱氮速率达0.103 kg-N(m3·d)-1。高通量测序明确了微生物群落结构演替规律,Anammox菌属Candidatus Kuenenia含量达23.57%。采用有效容积为60L的廊道式反应器,将驯化成熟的PNP污泥及Anammox污泥以质量比12混合接种于反应器,控制DO为0.1～0.2mg/L,pH为7.8～8.3,实现了一段式小试PNP-Anammox工艺的稳定运行。控制HRT为27.2h,出水TN保持在4mg/L以下,NRR为0.018kgN·(m3·d)-1。工艺稳定运行期间,HZO酶活性、EPS含量与系统NRR呈正相关关系。系统内菌群群落结构不断演替,优势菌种主要有Nittosomonas、Candidatus Kuenenia和Denitratisoma等。采用有效容积为5.6m3的中试氧化沟反应器,在环境温度下成功启动一段式中试PNP-Anammox工艺。维持HRT为15h,曝停比为3:1,出水TN平均值为4.92mg/L,TN去除率为78%,NRR为0.028kgN·(m3·d)-1。系统内污泥SOUR速率随曝停比和曝气量增大而增大,悬浮污泥SOUR速率大于填料污泥。非曝气区域填料上HZO活性大于曝气区域和悬浮污泥,填料下部更有利于Anammox菌富集。批次试验明确了系统的脱氮路径,主要有好氧氨氧化反应、厌氧氨氧化反应和反硝化反应,不同运行条件下各反应占比不同。系统运行过程出现的脱氮菌属主要有Nitrostmonas、Candidatus Kuenenia、Nitrospira和Themomonas等。Anammox菌Candidatus Kuenenia在非曝气区域填料上、下部,曝气区域填料上、下部及悬浮污泥中含量分别为4.03%、4.65%、0.05%、1.16%和0.6%。研究反应器内不同位置处的Anammox菌属分布情况能对实际SHARON-Anammox工程设计时反应器内填料的布置提供指导作用。