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本论文对比研究了厌氧/缺氧-序批式反应器系统（A/A-SBR）和常规厌氧/好氧-序批式反应器系统（A/O-SBR）处理模拟城市污水过程中脱氮除磷效率和N2O释放的机理及差异，主要研究内容及结果如下：研究了常规A/O-SBR除磷脱氮工艺中丙酸/乙酸比例、曝气强度和pH值对聚磷菌（PAOs）富集的除磷脱氮系统的影响，从COD、SOP、TN、糖原和聚羟基烷酸（PHA）等物质的转化计量学方面探讨了影响脱氮除磷效率的生化机理，从脱氢酶活性角度讨论了影响除磷效率的生物机理，最终确定了利于PAOs的生长条件。在A/A-SBR反硝化除磷工艺试验中得出，当C/P比控制在22左右，污泥龄（SRT）为15d，NO3--N浓度为45.5mg/L时系统能够获得较好的SOP去除率。随着丙酸/乙酸比例的提高，SOP和TN去除率逐渐降低，而N2O产生率逐渐增加，这说明高乙酸含量的碳源更适合作为反硝化除磷系统的碳源。研究发现在厌氧状态下PHA和挥发性脂肪酸（VFA）呈线性关系，缺氧段PHA的变化与除磷量、脱氮量有典型的指数关系，缺氧段PHA变化大小直接影响着吸磷率和脱氮率。将系统中氮磷与聚磷菌内的聚合物的变化相结合，定性和定量地揭示了反硝化聚磷污泥的特性和反硝化除磷的影响规律，合理的阐释了反硝化除磷的现象。与A/A-SBR系统相比，A/O-SBR系统具有较高的COD和SOP去除效果,这归因于PAOs的好氧呼吸产能高及其内在种类构成特点。而A/A-SBR系统却因较高的反硝化效率使其具有较高的TN去除率，同时伴有较高N2O的产生量和转化率，这归因于缺氧初期PHA含量较低和缺氧反硝化过程中大量NO2--N的累积。在不同的电子受体(O2和NO3-)条件下, PO、PN、PNn、PON、PONn等不同PAO被两个SBR系统筛选和富集；其中PON和PONn等兼性PAO是A/O-SBR系统中生物除磷的主体，PN、PNn是A/A-SBR系统中生物除磷的主体。系统中兼性PAO比例越高、PAO种类越丰富,越利于除磷系统的稳定,除磷容量也越高。同时电子受体的改变对污泥理论产率的影响比较显著,这是由于不同电子受体需要不同的微生物种群，其分解代谢时产生的ATP数量不同，进而细胞产率也不同。不过缺氧、好氧污泥表观产率的差异并不显著,是因为好氧污泥的内源呼吸作用较强。