高氨氮废水对水体环境的危害很大,近年来关于高氨氮废水处理的研究逐渐增多。当前短程硝化反硝化在高氨氮废水处理过程中的应用比较普遍,可以有效解决碳源不足、碱度不足等问题。在高氨氮废水的处理过程中,很多高氨氮的工业废水,比如焦化废水、化肥工业废水等,在脱氮的同时也有去除磷的要求,而有些工业废水如印染废水等,由于本身磷不足,需要额外补充磷。在磷添加和去除的过程中,涉及到氮和磷匹配的问题,但是合适的氮磷比是多少仍然是未知的。关于短程硝化反硝化过程中磷氮比的问题也未见文献报道。因此,磷氮比的问题值得去研究。本论文采用膜生物反应器,研究了不同磷氮比对高氨氮废水短程硝化反硝化过程中脱氮效能的影响,同时考察了出水中溶解性微生物产物(SMP)的变化情况,并利用荧光原位杂交和高通量测序等分子生物学手段对反应器内硝化功能微生物以及微生物群落结构的动态变化进行了研究。主要结论如下:(1)本研究得出的最佳磷氮比为0.008,此时氨氮的去除率在98%以上,总氮的去除率在93%以上,污泥的活性最高,污泥产率系数最大。不影响脱氮效果的最低磷氮比为0.006。磷氮比继续下降,亚硝酸盐的反硝化过程开始受到抑制,脱氮效果显著降低。(2)控制磷氮比分别为0.01、0.008、0.006、0.004,随着磷氮比的下降,出水SMP的浓度不断降低。SMP的相对分子量分布呈明显单峰特征,且均以小分子为主,分子量均集中在300 Da左右。SMP主要为腐殖酸,其特征荧光官能团的组成与磷氮比的变化相关性显著。磷氮比为0.008时,腐殖酸浓度最大,磷氮比降为0.006时,腐殖酸种类发生明显变化,且浓度降低。(3)不同磷氮比条件下,微生物种群的物种丰富度和多样性程度基本相似;微生物种群的组成发生变化,在门水平和属水平上微生物的丰度均发生明显变化;微生物种群结构出现较大差异,磷氮比为0.006和0.004时,微生物种群结构相似度较高。(4)参与硝化过程的氨氧化菌为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),其生长代谢与磷氮比的变化无相关性。在四个不同磷氮比条件下,均未检测到亚硝酸盐氧化菌。参与反硝化过程的微生物有Paracoccus、Hyphomicrobium和Ottowia。Hyphomicrobiumde和Ottowia的丰度随着磷氮比的降低呈下降趋势,磷氮比为0.004时脱氮效果的降低可能与这两种微生物代谢受抑制有关。