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含硫酸盐的高氨氮废水来源广泛、水量大、成分复杂，物化处理法成本高、易产生二次污染，因此常采用活性污泥生物处理法进行废水处理。因废水中存在大量的硫酸盐和氨氮，一般采用厌氧/好氧组合工艺处理，先在厌氧条件下还原硫酸盐，然后进入脱氮体系去除有机物及氮磷等营养元素。然而，厌氧出水中仍存在相当部分的为还原的硫酸盐和氨氮，高盐对活性污泥微生物细胞渗透压增加，影响处理效果，还常常使污泥絮体难以絮凝沉降，导致污泥随出水流失等现象，目前常采用简单的对出水进行稀释，然后再进入后续的生物处理系统，这造成了水资源的大量浪费，也增加了运行成本。为研究硫酸盐对高氨氮生物系统的影响机制，本文利用SBR反应器模拟缺氧-好氧过程，研究不同浓度硫酸盐及氨氮进水条件下，高氨氮活性污泥生物处理系统的稳定性，具体包括生物系统污染常规指标去除效果、活性污泥系统结构、絮凝沉降性等物理化学特性以及活性污泥系统中微生物种群结构及特征。 本研究主要内容包括：⑴在进水Na2SO4浓度达到2％（即20000mg/L）时，经过反应器耐盐的驯化，出水指标稳定后， COD去除效率、氨氮和总磷等的去除效率受高盐的影响不大。但此硫酸盐浓度条件下，出水SMP多糖受高硫酸盐影响含量减少:从74.03下降至57.07mg/g SS;蛋白质类物质受高硫酸盐影响保持在28.19到31.82mg/g SS之间，蛋白/多糖比值受高硫酸盐影响稍有降低:从2.96下降到2.24。由出水SMP的三维荧光光谱可知，高硫酸盐和高氨氮使富里酸和类蛋白物质含量降低，使腐殖酸物质含量增加。SMP的分子量呈明显的双峰分布，主要在5kDa和10kDa。Na2SO4浓度升高使SMP中分子量呈下降趋势，导致 SMP组分分解成较小分子量的物质。⑵表面热力学特性研究结果表明，硫酸盐浓度增加导致污泥与水之间的接触角降低，吉布斯自由能的降低，活性污泥亲水性增强，污泥絮体之间会变得松散不易相互絮凝，絮凝性降低。沉降曲线结果表明，高硫酸盐对污泥絮体沉降性能的影响降低了絮体沉降的初始速率，经过较长时间(30min)的沉降，絮体体积无明显增加。三维荧光光谱显示SMP和EPS的荧光强度增加，对应组分蛋白质多糖含量增加，LBEPS中蛋白/多糖含量显著减少，可能导致污泥絮体较难絮凝。凝胶渗透色谱结果显示，盐度增加导致SMP和EPS中大分子物质逐渐分解成小分子物质。傅里叶变换红外光谱图中，高浓度硫酸盐度对分子基团影响不大。污泥粒径分布结果显示，进水硫酸盐浓度增加导致污泥平均粒径较小，扫描电镜及污泥粒度分布结果显示，进水Na2SO4浓度2％反应体系中，污泥颗粒班的细密松散，污泥颗粒平均粒径减小。⑶通过Illumina Mi-seq高通量测序，研究高硫酸盐环境下，活性污泥微生物种群结构的变化表明:硫酸盐含量的增加，导致反应体系中微生物丰富度及多样性降低。初始污泥、稳定污泥和出水污泥中，主要优势种群由变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门(Actinobacteria)、TM7、酸杆菌们（Acidobacteria）等，这些都是常规污水处理中的常见细菌。其中拟杆菌门（Bacteroidetes）在2％进水硫酸盐适应时期，几乎消失，被绿菌门（Chlorobi）取代，说明拟杆菌门对于高硫酸盐的耐受冲击适应性较差。变形菌门（Proteobacteria）的亚纲（β-、γ-、α-、δ-变形菌）、鞘脂杆菌纲（Sphingobacteria）、放线菌纲(Actinobacteria)、黄杆菌纲(Flavobacteria)以及少量的酸杆菌门_Gp4、硝化螺旋菌纲（Nitrospira）等的存在，保证了有机物和氨氮等的去除效果。高硫酸盐对于微生物种属的影响表现在对于优势细菌丰富度的影响，不同进水Na2SO4浓度反应体系中主要优势种属不尽相同。其中β-变形菌、鞘脂杆菌纲、δ-变形菌、硝化螺旋菌纲均随盐度升高丰富度降低;TM7_genera_incertae_sedis、Bacteroidetes_incertae_sedis、γ-变形菌和α-变形菌随盐度升高丰富度增加;放线菌纲、黄杆菌纲2％硫酸盐时同无盐对照组丰富度变化不大。⑷出水悬浮物污泥中的微生物种群结构与反应器中的污泥大致一样，表明随出水流失的悬浮污泥中的微生物与反应器中污泥无特异性差别。有些细菌菌属在出水中的比例高于污泥系统中，如β-变形菌、黄杆菌属等。而黄杆菌属是降解有机物等的重要菌属，这可能是会影响高盐反应器中有机物及营养元素的降解效率。⑸高硫酸盐对活性污泥微生物种群的选择性表现为，倾向于使能更好适应高盐环境的微生物成为优势种群。例如，微生物在高盐环境中，硝化细菌(NOB)种群丰富度远低于氨氧化菌(AOB)。能产生较多EPS的菌种占据优势地位，以抵抗高盐环境，如鞘脂杆菌、冻胶菌属等。