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近年来水体富营养化现象频繁发生,导致大量水域水质恶化,严重影响居民健康及生态环境,越来越受到水环境领域研究人员的重视。水中氮和磷等营养元素含量较高是造成水体富营养化现象的关键原因,因此高效地去除污水中的氮素和磷源成为污水处理领域的重要任务。好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)是一种颗粒状活性污泥,因具有沉降性能好、微生物浓度高和能同步脱氮除磷等优点,在废水处理领域受到极大的关注。AGS工艺通常采用一次进水-曝气策略以A/O方式启动,但运行初期絮状污泥在好氧条件下难进行反硝化作用,系统内会存在大量硝酸盐氮,抑制聚磷菌(phosphorus accumulating organism,PAO)厌氧释磷。但释磷是保证PAO良好除磷性能的前提,且有研究表明PAO在除磷过程中会形成正电微粒和磷酸钙沉淀,能促进污泥聚集,对快速实现颗粒化具有重要作用。此外,运行周期内厌氧时间也会对PAO的释磷作用产生影响,且厌氧环境下微生物消耗碳源使得好氧环境下基质缺乏,可以抑制异养菌过度增殖,有利于保持颗粒结构稳定。另外,我国生活污水C/N低,传统脱氮流程内反硝化时氮素两次转化造成碳源无法被高效利用,使得反硝化过程受限,造成出水总氮(total nitrogen,TN)浓度超过规范要求。短程脱氮工艺具有降低能耗、节省40%碳源的优点,适用于低C/N废水,故富集氨氧化菌(ammonium-oxidizing bacteria,AO B),抑制亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)活性,将硝化过程控制在亚硝化阶段对整个工艺实现十分重要。为此,本论文提出间歇进水-间歇曝气运行方式,在周期内采用多次进水-曝气策略,进行多次硝化反硝化过程,通过降低硝酸盐氮浓度及其对PAO的抑制,提高除磷效果,促进颗粒污泥的形成。试验初期,探究一次进水-曝气策略和多次进水-曝气策略对AGS系统的影响。随后在多次进水-曝气策略下,探究不同厌氧时间对间歇进水-间歇曝气AGS系统的影响。试验后期,获得AGS全程脱氮除磷系统后,通过间歇曝气抑制NOB菌活性,实现间歇进水-间歇曝气AGS系统中全程脱氮除磷工艺向短程脱氮除磷工艺的转化,探究不同曝停比对间歇进水-间歇曝气AGS短程脱氮除磷工艺的影响。在间歇进水-间歇曝气的AGS全程脱氮除磷工艺研究中,接种污水处理厂回流污泥于序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR),分别采用一次进水-曝气策略和多次进水-曝气策略,对生活污水条件下AGS系统污染物去除性能及颗粒特性进行研究。试验结果发现,采用一次进水-曝气策略和多次进水-曝气策略运行的2个反应器分别历时56 d和39 d实现污泥颗粒化。颗粒化过程中,后者反应器出水硝氮浓度和出水TP浓度普遍低于前者。运行末期,2个反应器内颗粒污泥平均粒径分别为740μm和791μm,以多次进水-曝气策略运行的反应器中颗粒污泥的粒径更大,颗粒形态也更圆润。为探究对反硝化聚磷菌(denitrifying poly-phosphorus accumulating organism,DPAO)的影响,试验期间每隔20 d对污泥进行批次试验。2个反应器内DPAO在全部PAO的占比值,即δ值,由11.17%分别增至25.47%和34.08%,DPAO得到富集。运行末期,2个反应器内出水化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总磷(total phosphorus,TP)和TN平均浓度分别为24.8 mg/L、11.2 mg/L和0.40 mg/L和20.9 mg/L、8.9 mg/L和0.37mg/L,具有较好的去除效果。为明确厌氧时间对间歇进水-间歇曝气AGS全程脱氮除磷工艺的影响,接种污水处理厂回流污泥于SBR反应器,采用间歇进水-间歇曝气的运行方式,在不同厌氧时间(30 min、60 min、90 min和120 min)下对生活污水AGS系统污染物去除性能及颗粒特性进行研究。试验结果发现,不同厌氧时间下运行的4个反应器分别历时56 d、48 d、39 d和35 d实现污泥颗粒化。AGS形成后,厌氧时间为30 min和60 min的反应器在43 d和47 d时,除磷性能开始恶化,周期内污染物浓度变化分析得出硝酸盐氮对PAO释磷过程存在抑制,将厌氧时间由30 min和60 min均延长至90 min后,除磷性能恢复。运行至63 d时,厌氧时间为120 min的反应器中出现颗粒解体,污染物去除性能受到影响,COD、TP和TN平均去除率下降至78.0%、83.4%和68.8%,后经运行得到恢复。为探究厌氧时间对DPAO的影响,试验期间每隔20 d对污泥进行批次试验,发现4个反应器中δ值由11.17%分别增至14.62%、16.11%、20.39%和22.91%,DPAO得到不同程度的富集。试验后期,为实现间歇进水-间歇曝气AGS短程脱氮除磷工艺的转化,接种成熟AGS于SBR反应器内,分别在好氧段以不同曝停时间比(2 min:6 min、4min:4 min和6 min:2 min)运行。曝停时间比为6 min:2 min时,颗粒特性稳定,PN/PS值平稳,平均为1.39。曝停时间比为2 min:6 min和4 min:4 min时,运行初期颗粒稳定性受到影响,沉降性能有所下降,PN/PS先增至1.82和1.69,后逐渐降低为1.38和1.39,污泥体积指数(sludge volume index,SVI)分别增至38.4 m L/g和39.4 m L/g,但经过运行颗粒性能逐渐恢复。且曝停时间比越小,周期内溶解氧(dissolved oxygen,DO)浓度越低,对NOB菌的抑制效果越好,短程脱氮除磷的效果越好,出水COD、TP和TN满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》一级A标准。为探究曝停比对于DPAO富集情况的影响,试验期间每隔20 d对污泥进行批次试验,发现3个反应器中δ值由25.74%增至46.56%、44.91%和41.39%,DPAO含量有所增长。