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近年来,研究发现几乎所有的生物脱氮(如A2/O、短程硝化-反硝化、亚硝化-厌氧氨氧化等)过程中均释放N2O。N2O是一种强温室气体,但同时被认为是一种可再生能源,因此,脱氮过程中N2O减量化控制或高度富集成为本领域近年来的研究热点。目前,在涉及內源反硝化的反应器中有富集N2O的报道,但由于反硝化聚磷菌和反硝化聚糖菌往往同时存在,究竟哪种微生物是N2O富集的主要贡献者尚不清楚,尤其是在未涉及到磷代谢的情况下,內源反硝化过程N2O释放特性的研究鲜有报道。本课题首先驯化了具有良好內源反硝化功能的活性污泥;在此基础上,探究了电子受体、碳源等对內源反硝化过程N2O释放影响,旨在为脱氮过程中N2O的减量化释放控制或资源化利用提供依据,所得主要成果如下:(1)接种普通活性污泥,以硝酸钾和乙酸钠为主要基质,通过驯化初期逐渐减少磷投加量淘洗反硝化聚磷菌的方式,在厌氧/缺氧交替运行的SBR中成功实现了內源反硝化的启动。启动初期6~13d表现为良好的反硝化除磷效果,第15d开始逐渐减少磷的投加量后脱氮效率降至16%,之后从第50d开始SBR內源反硝化系统运行稳定,厌氧段COD去除率为78%,缺氧阶段NO3--N的去除率为85%,约50%的NO3--N转化为NO2--N,其中TN去除率仅为42%。(2)研究了內源反硝化单周期內氮素转化去除特性,结果表明,NO3--N浓度由42.36 mg·L-1降低至4.23 mg·L-1,N2O释放速率与NO2--N浓度均呈现先升高后降低的趋势,N2O最大释放速率为0.36μg·min-1·g-1 SS,且基本发生在NO2--N浓度最高时,单周期N2O释放量占TN去除的2.04%。(3)对反应器运行期间污泥形态及微生物种群进行了分析,结果表明:形成了0.3mm~0.5mm的颗粒污泥,鉴定菌属以Candidatus Competibacter sp.为主(占45.07%),应属反硝化聚糖菌(Denitrifying Glycogen-Accumulating Organisms,DGAOs),其它菌种所占比例分别为:Denitratisoma sp.(13.63%)、Terrimonas sp.(9.33%)、Nitrosomonadaceae sp.(7.93%)、Thauera sp.(7.72%)、Halomonas sp.(3.93%)。(4)利用批式试验对比研究了NO3--N和NO2--N为电子受体对內源反硝化及N2O释放影响,结果表明:N2O释放量和转化率随着NO3--N浓度的提高(10~60mg·L-1)没有发生明显变化,N2O释放量在0.072~0.101mg·g-1 SS之间,N2O转化率最大仅为1.04%;但随着NO2--N浓度的提高(10~60 mg·L-1)N2O转化率明显增大,亚硝酸型內源反硝化速率和总氮去除率随着NO2--N浓度的提高而逐渐降低,其中,內源反硝化速率由5.66 mg·h-1g-1SS逐渐降至3.43 mg·h-1g-1SS。(5)利用批式试验研究了PHB合成前后,外碳源投加量(COD外/NO2--N为0,0.75和2.5)对亚硝酸型反硝化过程N2O释放特性的影响,结果表明,外碳源存在时,N2O释放量随总碳源的增加呈略微减少的趋势,转化率在0.24%~1.61%之间;当仅利用PHB进行內源反硝化时,N2O的转化率高达15.90%,释放量是其余条件下的14~26倍,表明单独利用胞内聚合物进行亚硝酸型反硝化会大幅增加N2O释放。