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氨氮废水排放量日益增多,加剧了水体的富营养化,严重破坏水体生态环境,经济有效地去除废水中的氨氮成为处理氨氮废水亟待解决的问题之一。膜曝气生物反应器(MABR)作为一种新型的废水处理技术,具有无泡曝气,生物膜分层,同步硝化反硝化等优点,在处理氨氮废水上可以提高处理效率,降低能耗。本论文采用PVDF亲水和PTFE疏水中空纤维膜组件构建MABR-PVDF和MABR-PTFE两种反应器,在水力停留时间24h下,采用序批次进水,探究两个反应器脱氮除碳的最佳操作参数;同时对两个反应器从氧气传质特性、废水处理工艺效果、生物膜中微生物的分类学分析、Alpha多样性、物种及群落组成几个方面进行对比研究,探究亲水膜PVDF用于MABR工艺的可行性及优缺点;最后通过与传统厌氧氨氧化法对比,探究MABR工艺用于处理氨氮废水的优越性。MABR-PVDF和MABR-PTFE反应器的脱氮除碳研究结果显示:MABR-PVDF反应器在曝气压力0.06MPa、pH=8、蠕动泵转速60r/min、C/N=5条件下达到最佳废水处理效果,对COD、氨氮、总氮的去除率分别为95.4%、79.6%、71.8%;MABR-PTFE反应器在气体流量0.15L/min、pH=8、蠕动泵转速60r/min、C/N=5条件下达到最佳废水处理效果,对COD、氨氮、总氮的去除率分别为97.1%、80.0%、69.6%。并且发现流速对生物膜脱落的影响小于流速对底物扩散速率的影响,适宜的C/N比是实现硝化反硝化的关键。反应器的对比研究结果表明,PVDF亲水膜的氧气传质阻力总体上大于PTFE疏水膜,其传质阻力主要来源于多孔膜阻力、液膜阻力和致密层。MABR-PTFE反应器更加适用于处理高COD的废水,且氨氮和总氮的降解速率较快。PTFE生物膜中微生物的丰富性和多样性优于PVDF生物膜,两个生物膜的物种组成类似,共有物种占所有物种的59.3%,PVDF和PTFE生物膜中优势菌群主要是变形菌门(Proteobacteria)和杆菌门(Patescibacteria),亲水膜PVDF可应用于MABR工艺。MABR-PTFE反应器与ANAMMOX反应器相比,在进水C/N为3和5时,两者的COD去除效果相差不大,但MABR-PTFE反应器氨氮和总氮的去除效果较好,在C/N比为8时ANAMMOX法显示出较好的氨氮处理效果。ANAMMOX法活性污泥中主要菌群为厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes),其中包括芽孢杆菌纲(Bacilli)、绿菌纲(Chlorobia)、梭菌纲(Clostridia)和厌氧菌纲(Anaerolineae),MABR工艺和ANAMMOX法相比具有菌群丰富度高,微生物物种多样化等优势,适用于处理氨氮废水。