【摘 要】
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以氨纶废水为代表的含氮有机废水具有难降解、可生化性差等特点,是一类较难处理的工业类废水。在实际工程应用中多采用物化法生化法组合预处理,然而传统的生化处理法又面临着曝气费用大、碳源不足等问题,因此亟需探索出一套针对该类废水且经济节能的工艺组合。本课题将厌氧折流板反应器（Anaerobic Baffled Reactor,ABR）与单级PN/A（One-stage Partial Nitrificat
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以氨纶废水为代表的含氮有机废水具有难降解、可生化性差等特点,是一类较难处理的工业类废水。在实际工程应用中多采用物化法生化法组合预处理,然而传统的生化处理法又面临着曝气费用大、碳源不足等问题,因此亟需探索出一套针对该类废水且经济节能的工艺组合。本课题将厌氧折流板反应器（Anaerobic Baffled Reactor,ABR）与单级PN/A（One-stage Partial Nitrification/Anammox）工艺相结合处理模拟氨纶废水。首先进行ABR厌氧处理模拟氨纶废水特性及微生物群落分布特征研究;随后接种实验室老化的PN/A颗粒污泥,通过逐步添加ABR出水比例完成对微生物的异步驯化,并探究PN/A颗粒污泥对ABR预处理后出水的适应规律及N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）对颗粒污泥的影响规律;最后再将PN/A出水回流至ABR隔室完成反硝化,进一步降低出水总氮,探究反硝化引入对ABR+PN/A整体运行稳定性影响规律。具体研究内容及结果如下:（1）运用ABR处理氨纶模拟废水,以DMAC浓度为1597 mg·L-1、COD浓度为2600 mg·L-1、总氮浓度为257 mg·L-1的人工配水为进水基质,通过逐步缩短水力停留时间（Hydraulic Retention Time,HRT）（25→16 h）的方式提高进水负荷[2.50→4.06 kg·（m~3·d）-1],进行厌氧降解及微生物群落特征分析研究。经过4个月的处理周期,DMAC平均降解率可以达到95.5%,氨化率及出水CCOD/CNH4+-N值可作为DMAC完全分解的参考指标,并且可以通过改变水力停留时间来调整出水CCOD/CNH4+-N值,确定22 h为最佳处理HRT。ABR前两个隔室对COD的去除和DMAC的降解起主要作用,后续隔室起补充作用,ABR颗粒污泥粒径随隔室推流而缩小,颗粒整体规则且密实。氨化过程相对滞后于DMAC降解,整个运行过程未出现酸化现象。试验中后期高通量测序表明各隔室中绿弯菌门（Chloroflexi）、候选菌门Patescibacteria、变形菌门（Proteobacteria）这三个门类丰度达57～70%,其中绿弯菌门占绝对优势,丰度分别为丰度达32.64～40.24%。（2）接种实验室老化的颗粒污泥,通过三种不同调控策略完成PN/A工艺的重新启动,并通过逐级增加ABR出水比例的方式加快启动后污泥对氨纶废水的适应性,探究不同浓度DMAC对颗粒污泥脱氮性能的影响,进行PN/A工艺对氨纶废水的适应性研究。结果显示,选用溶解氧（Dissolved Oxygen,DO）调控策略为恢复脱氮性能的最佳方式,整个启动过程历时159 d,启动后总氮去除率平均达到84%,总氮负荷可以达到1.93 kg·（m~3·d）-1。超过45 mg·L-1以上的DMAC浓度会对颗粒污泥脱氮性能产生抑制作用,且对厌氧氨氧化菌（An AOB）的影响远大于好氧氨氧化菌（AOB）及亚硝酸盐氧化菌（NOB）。在逐级添加ABR出水比例的适应策略下,PN/A工艺对经厌氧预处理后的氨纶废水有很好的适应性,试验末期总氮去除负荷可以稳定在1.89 kg·（m~3·d）-1左右。由于长期暴露在高强度DO曝气的环境下,试验中期曾出现亚硝累积的现象,通过降低DO浓度的方式使该现象有所缓解,但还是延续到了试验末期。（3）为进一步降低最终出水总氮,将PN/A工艺出水回流至ABR反应器进行反硝化反应。探究在ABR反应器内实现反硝化作用的可能性、最佳回流隔室点位以及回流方式。结果表明,ABR反应器隔室内自身蕴含的DMAC完全可以作为反硝化碳源,其中DMAC中间降解产物作为碳源的反硝化速率高于纯DMAC溶液,依此确定将回流点位确定为已初步降解DMAC的第二隔室。除此之外,为稳定ABR+PN/A整体脱氮除碳效率,宜采用增加硝态氮进水浓度而非反硝化回流比的方式来达到提升硝态氮负荷的目的。
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