【摘 要】
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随着化肥、冶金和核能等行业的发展,高浓度的硝酸盐（NO3--N）工业废水大量排放。传统生物反硝化处理这类废水需要消耗大量碳源并产生较多的剩余污泥。高NO3--N废水含有多种重金属离子,重金属的有毒性、稳定性和不可降解性对生物反硝化脱氮有很大的副作用。厌氧氨氧化作为一种节能、环保的脱氮工艺,其所需底物NO2--N难以稳定获取,并且无法处理NO3--N废水。近年来,短程反硝化（PD:NO3--N→NO
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（51478127、51708140）； 广州市科技计划项目（201510010051）；
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随着化肥、冶金和核能等行业的发展,高浓度的硝酸盐（NO3--N）工业废水大量排放。传统生物反硝化处理这类废水需要消耗大量碳源并产生较多的剩余污泥。高NO3--N废水含有多种重金属离子,重金属的有毒性、稳定性和不可降解性对生物反硝化脱氮有很大的副作用。厌氧氨氧化作为一种节能、环保的脱氮工艺,其所需底物NO2--N难以稳定获取,并且无法处理NO3--N废水。近年来,短程反硝化（PD:NO3--N→NO2--N）技术的发展推进了厌氧氨氧化工艺的应用。本研究以高NO3--N废水中的重金属为研究对象,分别以污水厂不同处理单元的普通污泥为种泥,实现PD的启动,考察不同Cd2+、Cr6+浓度对PD系统性能的影响与微生物群落变化,并开展了不同Cd2+、Cr6+浓度与PD污泥胞外聚合物（EPS）的影响试验。主要试验结论如下:（1）接种污水厂二沉池污泥,调整反应时间和C/N,经过84d的驯化,PD系统长期运行平均亚硝酸盐积累率（NAR）为71.99%。Cd2+胁迫影响试验中,相比对照组S1,投加Cd2+浓度为2.5（S2）、5（S3）和10（S4）mg/L的PD系统均出现不同程度性能恶化趋势,高浓度Cd2+（5、10 mg/L）条件下,系统仍具有较高的NAR。试验组胞外聚合物（EPS）含量显著增加,重金属对微生物活性的毒性抑制导致EPS含量S2高于S3和S4。高通量测序显示,变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门居PD系统主导地位,5 mg/LCd2+以下能促进PD系统NO2--N积累菌属Thauera属的生长。（2）接种缺氧区污泥,控制较优C/N=3和反应时间30 min,第6 d启动PD,系统长期运行NO2--N积累稳定,平均NAR在66.47%。Cr6+胁迫影响试验中,0.5 mg/LCr6+对PD系统性能可逆,5 mg/LCr6+下PD性能短时间无法恢复。低浓度Cr6+促进微生物EPS的分泌,超过2 mg/L的Cr6+会降低细菌的代谢活性,减少EPS的产生。通过测序分析,初始Thauera属丰度为7.88%,在投加2 mg/LCr6+时Thauera属丰度达22.89%,表明低浓度Cr6+下能促进其生长。（3）Cd2+、Cr6+与PD污泥EPS的影响试验中,三维荧光光谱（EEM）显示,Cd2+、Cr6+与EPS结合后会降低信号峰荧光强度。红外光谱（FTIR）及蛋白质二级结构变化表明,低浓度下EPS中蛋白质和多糖的-OH、-COOH等基团对Cd2+、Cr6+吸附能力增强,高浓度吸附能力减弱。通过以上研究结果,表明PD系统在一定重金属浓度下仍具有较高的NO2--N积累率,低浓度Cd2+、Cr6+能促进Thauera属的生长,为PD工艺处理高浓度NO3--N废水提供理论数据支持。
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