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厌氧氨氧化工艺作为新型脱氮工艺在高氨氮废水处理中受到广泛关注,但由于厌氧氨氧化菌生长缓慢,细胞产率低,对工艺运行条件要求严格,导致该工艺在工程应用上受到极大限制。电气石具有电极性和永久的自发极化效应,可以降低水分子缔合度,缩小水分子团簇,促进细胞吸收和利用,提高微生物的利用率,增强生长缓慢的微生物新陈代谢能力。此外,电气石还可以自动极化水溶液,自发调节水环境的pH值,产生多种生物学效应。本研究旨在提高厌氧氨氧化工艺对高氨氮废水的脱氮处理效果,将电气石引入厌氧氨氧化反应系统,研究厌氧氨氧化污泥物理、生化特性以及污染物去除特性,建立电气石强化厌氧氨氧化系统的反应动力学模型,探索电气石强化厌氧氨氧化系统的强化机理。取得如下研究成果:(1)电气石可以调节水溶液pH为弱碱性,pH的调节强度随着电气石投加量的增加而增强。不同pH条件下,电气石的投加均提高了厌氧氨氧化菌脱氢酶活性。在电气石的作用下,亚硝酸盐和氨氮的最大降解速率分别由1.16kg N/(kgVSS·d)和0.92kg N/(kgVSS·d)分别提高到 2.16 kg N/(kgVSS.d)和 1.85 kg N/(kgVSS,d),亚硝酸盐和氨氮对厌氧氨氧化的抑制常数从6.52 mmol/L和376.51 mmol/L提高到54.02 mrmol/L和835.32 mmol/L。而厌氧氨氧化菌对亚硝酸盐和氨氮的半饱和常数由4.81 mmol/L和5.41 mmol/L 分别下降到2.51 mmol/L 和 2.57 mmol/L。(2)电气石能促进厌氧氨氧化菌的生长和代谢,提高厌氧氨氧化菌的活性,但不利于厌氧氨氧化污泥的颗粒化。电气石强化厌氧氨氧化系统内大部分污泥(82.5%)的粒径在150～450 μm之间,平均粒径为243μm。而普通厌氧氨氧化系统内90%的污泥粒径不大于900μm,平均粒径为452.5 μm。电气石强化厌氧氨氧化系统经过112 d完成启动,比普通厌氧氨氧化系统提前12 d。随着进水氮负荷的增加,电气石强化厌氧氨氧化系统的运行比普通厌氧氨氧化系统更稳定。由于电气石表面释放出阳离子,带负电荷,排斥EPS,不利于形成粒状,导致SBR2的平均粒径大于SBR1。但是,小粒径增加了电气石的外层和污泥接触,促进厌氧氨氧化细菌的生长。(3)负载电气石聚氨酯填料生物反应系统氮去除效率可达到85.5%,对应氮负荷3.8～17.6 kg N/(m3.d),厌氧氨氧化反应速率为1:1.31:0.16。当进水的亚硝酸盐氮浓度达到271.2～314 mg/L时,菌的活性会受到抑制,影响反应速率,降低氮的去除效率。(4)动力学研究表明,在相对较高的进水氮负荷条件下,电气石可以显著提高厌氧氨氧化反应过程。随着进水氮负荷的增加,相比普通厌氧氨氧化系统的厌氧氨氧化活性的8.53 mg N/(g VSS·h),污泥产率系数0.1984,电气石强化厌氧氨氧化系统的厌氧氨氧化活性达到12.87 mg N/(g VSS·h),对应厌氧氨氧化污泥产率系数为0.2608,电气石强化厌氧氨氧化系统具有较高的底物去除性能。