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低碳氮比氨氮废水的低碳节能脱氮一直是污水处理领域研究的难点。面对传统脱氮工艺能耗高、碳源投加多、运行成本高的局限性,以亚硝化为核心的新型生物脱氮工艺应运而生。这些工艺将氨氮转化控制在亚硝化阶段,可降低曝气能耗,还能大幅减少温室气体排放。然而,如何实现高效且稳定的亚硝氮累积一直是新型生物脱氮工艺推广应用的难点。本研究研制出一种新型沸石悬浮填料,并与普通陶粒悬浮填料作对比,将其分别用于启动沸石悬浮填料移动床反应器(ZMBBR)和陶粒悬浮填料移动床反应器(CMBBR),探究不同反应器处理氨氮废水的亚硝化性能差异,并针对反应器运行过程中游离亚硝酸盐(FNA)抑制问题、长期低负荷运行亚硝酸盐氧化菌(NOB)积累等问题,提出稳定亚硝化恢复策略,以期为沸石悬浮填料用于实现氨氮废水高效稳定亚硝化提供理论基础。研究结果表明:(1)基于天然沸石对NH4+的吸附解吸作用,ZMBBR内的游离氨(FA)浓度处于较低的水平,更快缓解FA对氨氧化菌(AOB)的抑制实现稳定的亚硝化,ZMBBR和CMBBR分别经过12 d和14 d即成功实现了亚硝化的启动,两个反应器的亚硝氮积累率(NAR)均保持在95%左右。在亚硝化成功启动后,本文重点探究了ZMBBR和CMBBR在不同浓度氨氮条件下的亚硝化性能差异。(2)在高浓度氨氮运行条件下,CMBBR的亚硝态氮产率(NPR)最大值为0.56kg N/(m~3·d),NAR维持在95%左右,当进水NH4+-N浓度为750 mg/L时,AOB受到强烈FA(166 mg/L)抑制导致CMBBR崩溃;而ZMBBR的NPRmax为1.80 kg N/(m~3·d),FNA浓度达到峰值1.96 mg/L后ZMBBR运行效果变差。为保证两个反应器亚硝化长期稳定运行,CMBBR的进水NH4+-N浓度控制在350 mg/L为宜,获得NPRAVG=0.43kg N/(m~3·d)和氨氮去除率(ARE)=82.21%;而ZMBBR的进水NH4+-N浓度不宜超过1050mg/L,获得NPRAVG=1.26 kg N/(m~3·d),ARE=88.85%,均优于CMBBR的亚硝化性能。ZMBBR和CMBBR的优势菌群均为Nitrosomonas,相对丰度分别为17.27%和14.94%,两个反应器均未检测出NOB。(3)在低浓度氨氮运行条件下,由于沸石对NH4+的吸附作用使得ZMBBR的局部形成高FA的抑制,而陶粒没有这种吸附作用调节,其内部的NOB更快适应低FA的抑制并恢复活性,故ZMBBR在亚硝化稳定性与氨氮去除负荷(ARR)上均优于CMBBR。但长期低氨氮浓度运行下ZMBBR的亚硝化稳定性也会被破坏,大大降低了单独利用沸石悬浮填料实现低浓度氨氮废水稳定亚硝化的可行性。ZMBBR中的Nitrosomonas菌属从20.06%下降到13.97%,CMBBR的Nitrosomonas菌属从9.76%下降到2.03%,ZMBBR的AOB相对丰度下降比CMBBR少,而NOB的相对丰度差异不大。(4)随后验证ZMBBR亚硝化性能恢复策略的可行性。针对运行过程出现的FNA抑制问题,尝试采用饥饿恢复法快速缓解FNA对AOB抑制作用,发现短期内ZMBBR的亚硝化性能仅恢复至73.33%。针对长期低负荷运行下NOB积累导致的亚硝化稳定性下降问题,探究了利用H2O2抑制实现ZMBBR亚硝化性能恢复的可行性,发现H2O2对AOB和NOB的抑制程度不同,AOB比NOB更快地恢复活性;H2O2浓度越高,对NOB的抑制作用越彻底,反应器的亚硝氮积累率稳定性越高;同时,H2O2浓度越高对ZMBBR的ARR的影响越大。抑制恢复过程中DO>2.5 mg/L会导致NAR快速下降,说明单独通过H2O2抑制无法恢复ZMBBR亚硝化性能。高通量测序分析结果显示,通过投加H2O2抑制,配合控制ZMBBR内DO<2.5 mg/L,Nitrosomonas的相对丰度从6.43%提高至41.97%,而Nitrolancea则从17.34%下降至2.37%,从微生物群落结构的层次证明了利用H2O2抑制实现ZMBBR亚硝化性能恢复的可行性。