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硝化反应分为两个阶段,氨氧化阶段和亚硝态氮氧化阶段,分别有氨氧化菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)和亚硝态氮氧化菌(Nitrite oxidizing bacteria,NOB)两类微生物参与。为了解硝化过程两个反应阶段的特性及反应机理,有必要对参与硝化作用的硝化菌群动力学特性进行研究。而目前研究主要集中于全程硝化动力学或短程硝化动力学,对于NOB的动力学研究报道较少。无论是全程硝化污泥还是短程硝化污泥,NOB都是混合培养且含量较低(<5%),这影响了对NOB的污泥特性和动力学特性的深入研究。 为了解NOB的特性,本文以某中试SBR的剩余污泥为接种污泥,采用SBR装置,以亚硝态氮为底物,采用逐步提高进水亚硝态氮浓度的方式,通过控制高亚硝态氮浓度联合高DO浓度对NOB进行富集培养。65 d后,荧光原位杂交技术(Fluorescence in-situ hybridization,FISH)分析和实时荧光定量PCR(Real-timePCR)分析结果均显示Nitrobacter(亚硝态氮氧化菌)占细菌总数的80%以上,表明成功富集培养出NOB为优势菌种的活性污泥。富集过程中形成颗粒污泥,污泥浓度约为700 mg/L,MLVSS/MLSS为0.278, SVI约为6 ml/g。该污泥能够处理亚硝态氮浓度为1000 mg/L的污水,比硝化速率为131.03 mg/(g MLVSS·h),比耗氧速率为169.5 mg O2/(g MLVSS·h). 为节省能源,在富集NOB的过程中对基于DO的过程控制策略进行研究,提出了以溶解氧的移动斜率变化(Dissolved oxygen-move slope change,DO-MSC)为控制参数的过程控制策略。同时考察了恒曝气量(0.125 m3/h)、不同温度(15、20、25、30℃)条件下和恒温(25℃)、不同曝气量(0.125、0.1、0.08、0.05、0.04、0.03、0.02 m3/h)条件下,DO-MSC作为过程控制参数的稳定性,发现当DO-MSC>0.2可严格指示亚硝态氮氧化过程的结束。并根据试验结果提出了以DO-MSC为参数的过程控制策略快速富集NOB的方法。 对富集NOB的生理特性和动力学进行研究,结果表明:NOB的最适温度范围为32~35℃,最适pH范围为7.7~8.5;25℃时NOB的底物半饱和常数KS值为(2.21±0.55) mg/L,氧半饱和常数Ko值为(0.88±0.07) mg/L;25℃时NOB的表观比生长速率μobs的估算值为0.84 d-1,好氧衰减速率b为0.16d-1; NOB活性随着游离氨(Free ammonia,FA)浓度的升高而降低,FA浓度为83 mgNH3-N/L左右时,NOB活性只为FA浓度为0 mg NH3-N/L时的20%; NOB活性随着游离亚硝酸(Free nitrous acid,FNA)浓度的升高而先增强后减弱,对NOB的抑制系数KI,FNA,NOB为0.0968mg HNO2-N/L。