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我国南方城市生活污水具有低C/N、C/P的水质特性,传统工艺处理C/N、C/P比较低的污水时氮、磷很难同时达标。反硝化除磷工艺具有良好的同步脱氮除磷效果,同时能节约碳源、降低污泥产量。本课题针对C/N、C/P比较低的城市生活污水,以现有的A2N双污泥工艺为基础,提出一种新改进的双污泥脱氮除磷工艺,即交替厌/缺氧-好氧膜法反硝化除磷工艺(A2N-MBR),并以乙酸为碳源启动反应器,研究A2N-MBR工艺长期连续运行对于污染物的处理效果。进而考察了不同碳源种类(乙酸、丙酸、乙酸丙酸混合(1:1)、葡萄糖)对于A2N-MBR工艺稳定运行脱氮除磷效能以及菌群结构的影响。(1)将驯化好的反硝化聚磷菌接种到厌/缺氧反应器中,分别以乙酸、丙酸、乙酸丙酸混合(1:1)、葡萄糖为碳源启动反应器,结果表明:以乙酸、丙酸、乙酸丙酸混合(1:1)为碳源时,TP浓度为6.6-6.8mg/L,保持进水N/P比分别为8.8、6.1、6.8,A2N-MBR工艺效能最优,出水TP浓度均为0.5mg/L左右,除磷率大于92%,TN低于12.5mg/L,脱氮率大于77%。出水COD,NH3-N和TN均能达到国家综合排放标准GB18918-2002一级A排放标准。而以葡萄糖为碳源时,系统对COD、NH3-N、TN的去除率依次约为91%、94%、73%,出水COD、NH3-N、TN浓度分别为20mg/L、2.4mg/L、11.4mg/L,但总磷去除效果较差,除磷率约为58.6%,出水TP浓度达到2.6 mg/L。(2)在乙酸为碳源系统中,p H和ORP的变化与COD的消耗、TP的释放有较好的正相关性,p H和ORP可以指示厌氧释磷结束的终点,同时ORP还能作为缺氧吸磷的控制参数。(3)乙酸、丙酸为碳源时,硝酸盐消耗量与磷的吸收量之间具有线性关系,单位硝酸盐吸磷量分别为1.21mg P/N,1.04mg P/N;当亚硝酸盐为电子受体时,乙酸碳源系统比值为1.0mg P/N(初始NO2--N浓度为20mg/L),丙酸碳源系统在NO2--N浓度为20mg/L时,缺氧吸磷受到明显抑制。(4)通过对乙酸、丙酸、乙酸丙酸混合(1:1)和葡萄糖四种碳源系统稳定时除磷效果的分析,乙酸碳源系统厌氧释磷量最大,葡萄糖系统最少。丙酸碳源系统厌氧释磷、缺氧吸磷时间最短,四种碳源系统厌氧平均释磷速率分别为4.60 mg P/g MLSS·h、2.75 mg P/g MLSS·h、2.59mg P/g MLSS·h、0.78mg P/g MLSS·h。单位碳源的释磷量(P/C)分别为0.17、0.12、0.13、0.03。缺氧平均吸磷速率分别为7.3 mg P/g MLSS·h、6.45mg P/g MLSS·h、6.02mg P/g MLSS·h、2.54mg P/g MLSS·h。(5)A2N-MBR系统内微生物菌群分析表明,厌氧、缺氧种泥样品具有最丰富的物种多样性,其次是乙酸为碳源的系统污泥。乙酸碳源系统污泥相比其它碳源系统更加接近于种泥,共有比例达到35.8%。种泥与不同碳源系统污泥样品在门级别上均以Proteobacteria(变形菌门)为主导。Proteobacteria(变形菌门)是各样品污泥中最丰富的门,不同碳源系统污泥中Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Chlorobi四种门的比例均高于90%。在属级别上,不同碳源系统污泥中与聚磷有关的Candidatus Accumulibacter与Dechloromonas所占比例较大,乙酸、丙酸、乙酸丙酸混合、葡萄糖碳源系统污泥样品中Candidatus Accumulibacter所占比例分别为38.7%、20.7%、34.4%、21.5%。而与聚糖菌有关的Candidatus Competibacter在乙酸、丙酸、乙酸丙酸混合、葡萄糖碳源系统中的比例依次增大,分别为1.3%、1.5%、2.0%、3.8%。