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反硝化是指硝酸盐(NO3--N)在微生物的作用下逐步被还原为N2的生化反应过程，其反应过程中伴随着中间产物亚硝酸盐(NO2--N)、氧化亚氮(N2O)的产生。NO2--N具有生物毒性，N2O是一种温室气体，而且会对臭氧层造成破坏，应尽量避免其在污水生物处理过程中的积累。实际过程中，为提高脱氮效率，污水处理厂通常采用投加外碳源的方式提高C/N，以确保NO3--N被完全还原为N2，其弊端是增加了污水处理的能耗和成本，造成能源浪费，而且还会产生大量的剩余污泥。厌氧氨氧化技术需要NO2--N作为反应所需底物，为反硝化过程中积累的NO2--N提供了利用价值。短程反硝化是指在反硝化过程中将NO3-N还原为NO2--N，而不进一步还原为N2，从而实现反硝化过程中的NO2--N积累。将短程反硝化技术与厌氧氨氧化技术相结合，可以将厌氧氨氧化产生的NO3--N原位去除，提高了总氮去除效率，而且短程反硝化所需碳氮比(C/N)较低，在处理含NO3--N废水、硝化出水、厌氧氨氧化出水时能经济有效地实现生物脱氮。NO2--N的稳定积累是短程反硝化技术的关键，NO2--N积累率越高，后续厌氧氨氧化反应的脱氮效率就越高。本课题组以乙酸钠为碳源成功培养出短程反硝化污泥，其NO2--N积累率超过80％，但并未考察其它类型碳源条件下短程反硝化污泥的特性变化。本研究旨在筛选合适的碳源，为短程反硝化的实际应用提供思路。 本文以短程反硝化污泥为研究对象，分别将碳源换为甲醇、乙醇、葡萄糖，考察其运行过程中NO2--N积累效果。试验包括长期试验和批次试验:长期试验所用装置为有效容积3L和6L的序批式反应器(SBR)，进水为人工配水，采用常规水质检测考察了不同碳源条件下短程反硝化污泥的性质变化;批次试验所用装置为有效容积500ml的锥形瓶，通过常规水质检测和N2O在线监测，考察了各碳源条件下C/N、pH等因素对短程反硝化过程的影响。本文主要研究内容和结果如下: 1.以甲醇、乙醇、葡萄糖为碳源启动短程反硝化反应器，获得了不同的NO2--N积累效果，NO2--N积累率分别为50％、40％、60％。以甲醇为碳源时，短程反硝化污泥所需适应时间为7天，C/N为4时实现稳定NO2--N积累，NO2--N积累率为50％左右，反应过程中pH在NO3--N耗尽时有明显拐点，可作为控制短程反硝化结束的特征点。以乙醇为碳源时，短程反硝化污泥启动时间为2天，C/N为5时NO3--N被完全还原，但NO2--N积累效果不稳定，NO2--N积累率为40％左右且持续下降，反应结束时pH没有对应特征点。以葡萄糖为碳源时，短程反硝化污泥获得了60％左右的NO2--N积累率，其反应所需C/N最高，为5.5，污泥产量也最多。以葡萄糖为碳源时，短程反硝化NO2--N积累效果最好;以乙醇为碳源时，其效果最差。 2.长期运行过程中，短程反硝化污泥NO2--N积累效果先破坏、后恢复，以甲醇为碳源时NO2--N积累率最高，为90％;以葡萄糖为碳源时为70％;以乙醇为碳源时也能达到70％，但NO3--N反应不完全。再次以3种碳源启动短程反硝化污泥，并持续运行300余天。以甲醇为碳源时，在C/N为2.4的条件下获得了稳定的NO2--N积累效果，NO2--N积累率维持在90％左右;以乙醇为碳源时，尽管在C/N为3时NO2--N积累率可以达到70％左右，但短程反硝化反应不完全，进水NO3--N浓度为30mg/L左右时，平均出水NO3--N浓度为9.97mg/L;以葡萄糖为碳源时，在C/N为4.8的条件下获得了稳定的NO2--N积累效果，NO2--N积累率维持在70％左右。长期运行过程中各碳源条件下所需C/N均低于之前的启动过程，这与初始NO3--N浓度有关，批次试验中发现，NO3--N浓度越高，短程反硝化所需C/N越低。运行过程中尝试提高pH以提高NO2--N积累效果，但并未成功。运行过程中NO2--N积累效果恢复的原因主要包括:1、经长时间运行短程反硝化污泥适应了各种碳源;2、温度降低有利于NO2--N积累;3、C/N降低防止了NO2--N被还原。 3.批次试验中，不同C/N、pH对短程反硝化反应NO2--N的积累和N2O的产生有显著影响。以甲醇为碳源时，C/N对比反硝化速率没有明显影响，当C/N＞3时，积累的NO2--N被还原;以乙醇为碳源条件下，C/N越高，比反硝化速率越高，C/N＜4时，NO3--N不能被完全还原;以葡萄糖为碳源时，C/N为5.5时，短程反硝化效果最好。C/N不足时，短程反硝化反应过程会产生N2O积累，且C/N越低，N2O产量越高。以甲醇和葡萄糖为碳源时，短程反硝化适宜pH为6～8，过高、过低pH均会产生抑制作用;以乙醇为碳源时，pH值越低，NO2--N最大积累率越高。此外，pH对N2O的产生也有显著影响:pH为6时，各碳源条件下均出现大量N2O积累;pH为7时，N2O产量较低;pH为8和9时，几乎没有N2O产生。