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现阶段污水处理运行费用偏高、能量消耗偏大等问题是我国环境保护产业可持续发展的瓶颈之一。随着能源短缺问题日益突出,越来越多的研究者将目光投向污水处理领域的节能和资源回收领域。基于厌氧消化和自营养脱氮的污水处理工艺,曝气能耗大大降低,脱氮环节对碳源的依赖性较低,可有效利用污水中的有机质产生可利用能源（CH4）,具有鲜明的节能与资源回收利用特点。但是,由于厌氧微生物富集缓慢,抗冲击负荷能力弱等不足,使该工艺的推广应用受到制约。因此如何提高厌氧微生物的代谢活性,增强其抗冲击负荷是现阶段推广该工艺亟待解决的难题。本论文基于微生物的磁效应,开展了磁场投加方式与反应器内部磁场分布规律的基础研究,对比分析了内加磁粉与外加磁场的磁场分布特点;采用对比试验研究了磁场对厌氧消化处理效能的影响,通过对COD去除率、挥发性脂肪酸、酶活性的分析,探究了磁场对厌氧消化的影响规律;采用平行试验的方式研究了磁场对自营养脱氮体系中Anammox、AOB及NOB的影响规律,考察了磁场强化下的自营养脱氮反应器效能,利用分子生物学分析手段探究了磁场对自营养脱氮体系微生物菌落优势菌群演替规律的影响规律;组建了磁场强化下的厌氧消化-自营养脱氮处理工艺,考察了其处理效能与抗冲击负荷能力。研究结果表明,采用投加磁粉方式构建磁性反应器时,充磁时间、磁粉投加量、磁粉材料都对磁场的形成有重要影响,其中当充磁时间为60min,投加量为50g/L时钕铁硼磁粉形成的磁场强度最大,约为0.38mT。采用外加磁源方式构建磁性反应器时,单磁源方式形成的磁场沿垂直距离方向衰减较快,分布不够均匀,对称双磁源方式磁场分布相对均匀,磁场大小与两磁铁的间距相关,磁铁间距越小其形成的磁场强度越高。对比分析可知,相对于外加磁源方式,反应器内加磁粉方式形成的磁场强度较弱,磁衰减现象明显;双磁源外部投加磁场的方式,其磁场相对较高,分布均匀性更优,且磁场强度调节便利性较高。采用双磁源外加磁场方式,研究了磁场对厌氧消化处理效能的影响,探究了磁场对厌氧消化的影响规律。结果表明,磁场对COD去除率和累积产气量都有一定的影响,其中磁场强度为2mT、5mT和10mT时,对累积产气量均是促进作用。磁场强度为2mT和5mT时对于COD去除率有促进作用,而当磁场强度为10mT时,COD去除率有所降低。磁场强度为5mT时,COD去除率和累积产气量最高。对关键酶活性的测定结果表明,磁场对水解阶段的促进效果最明显,其次是酸化阶段,最后是产甲烷阶段。磁场强度为5mT时,淀粉水解酶、乙酸激酶和丁酸激酶的活性均最高,分别为2.98U/mg、0.24U/mg、0.13U/mg。采用双磁源外加磁场方式研究了磁场对厌氧氨氧化、氨氧化过程的影响规律,利用分子生物学分析手段探究了磁场对自营养脱氮体系微生物菌落优势菌群演替的影响规律。研究结果表明,磁场存在不仅能缩短自营养脱氮反应的启动时间,还能提高其去除效能。在10mT磁场强度下,自营养脱氮反应的启动时间缩短了14%,反应稳定运行期间,磁场强度为0mT、2mT、5mT、10mT的小试的总氮去除率别为52%、52%、56%、62%。分子生物学分析结果显示,10mT的磁场下Anammox的相对丰度比例最高,2mT的磁场下AOB菌属的相对丰度比例最高。采用磁场强化下的厌氧消化-自营养脱氮处理工艺,考察了其运行状态、处理效能与抗冲击负荷能力。结果表明,在最佳磁场强度下,COD去除率可达90%,总氮去除率可达80%。溶解氧、氨氮负荷、有机负荷均对磁场强化厌氧消化-自营养脱氮工艺的处理效能有较大的影响,自营养脱氮工艺溶解氧为0.91.5mg/L时总氮去除效果最好;氨氮负荷变化会影响到厌氧消化段生物活性,过高的氨氮负荷使得厌氧消化效能下降,高有机负荷易引起厌氧消化反应器内挥发性脂肪酸累积,抑制产甲烷菌的活性,使得厌氧消化效能下降,出水COD浓度升高,进一步影响自营养脱氮反应的失衡,总氮去除效能下降。上述研究结果表明,双磁源外加磁场方式可以构建出磁场分布更均匀的磁性反应器,适当的磁场可以对反应器内的优势菌群群落结构演替产生影响,并提升微生物的活性,从而对厌氧消化以及自营养脱氮工艺的处理效能产生促进作用。磁场强化厌氧消化-自营养脱氮组合工艺,对含有机物与氨氮的废水可实现有效去除,有望成为市政生活污水或高氨氮低碳源污水的核心处理工艺,实现废水行业的节能减排与资源化利用。