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强化生物除磷和同步脱氮除磷工艺在实际污水厂中应用十分广泛。无论是在全程硝化过程中还是短程硝化过程中，脱氮作用与除磷作用相互影响。这种影响主要体现在两方面，一方面是为了同时满足脱氮和除磷的需求所调整的操作参数;另一方面是脱氮过程中会产生一系列的中间产物和最终产物，这些产物会对除磷过程产生有利或不利的影响，而是否有利于生物除磷取决于其浓度。然而，在生物除磷的过程中常常出现除磷效果不明原因的大幅下降。亚硝酸盐作为脱氮过程中的中间产物，受pH和温度的影响会产生质子化现象，即产生游离亚硝酸，而游离亚硝酸作为常见的微生物抑制剂，对污水处理过程中的各种微生物均有不同程度的抑制作用，因此成为了生物除磷效率下降的潜在原因之一。以聚合磷酸盐激酶基因（ppk1）为遗传标记物，将常见的聚磷菌Candidatus Accumulibacter分为14个分支，但是目前还没有充分了解各个分支的特性。研究污水处理过程中产生的游离亚硝酸对生物除磷的影响，尤其是对于亚硝酸盐积累浓度较高的短衬脱单系统，有助于取得稳定的脱氮除磷效果。 本课题采用JHB工艺处理实际生活污水，在全程生物脱氮稳定运行的基础上研究实现短程脱氮的方法。同时探究在全程脱单阶段和向短程转变的过程中，AOB(ammonia oxidizing bacteria)、NOB(nitrite oxidizing bacteria)和Accumulibacter的种群变化，揭示改变操作条件对于微生物种群变化的影响。利用批次实验研究游离亚硝酸对全程硝化污泥和短程硝化污泥好氧生物除磷过程的抑制浓度，以及对PHAs(polyhydroxyalkanoates)利用、Accmulibacter各分支丰度和种群变化的影响。从微生物和PHAs的角度分析实际污水处理过程中产生的游离亚硝酸对Candidatus Accumulibacter的抑制机制。 研究结果表明，在全程硝化过程中，HRT为8.08h时氨氧化率超过95％，但由于碳氮比小于2，不能同时满足脱氮除磷。碳氮比达到4左右时，生物除磷率可达到90％以上，而碳氮比达到5时，各项指标的出水均可达到国家一级A排放标准。通过检测发现厌氧段PHAs的合成量与碳氮比呈正相关。在调控全程硝化稳定达标的过程中，AOB的丰度始终保持在104copies/g dry sludge，而Nitrospira和Nitrobacter的丰度分别为106-107和104-105copies/g dry sludge。通过研究发现，Accumulibacter中的ⅡD分支对饥饿环境具有较高的耐受性，且成为处理低碳氮比(＜2)城市生活污水的主导分支，在投加碳源后，ⅡC分支成为主导分支。 在短程硝化的建立过程中，只依靠溶解氧为1.0mgO2/L，水力停留时间为8.08h时，不能将全程硝化转变为短程硝化。缩短水力停留时间至5.61h后，氨氧化率下降，同时亚硝酸盐积累率提升至50％-60％。但由于好氧区实际停留时间过短，产生了污泥膨胀现象，而在此过程中生物除磷效率均维持在90％以上。将水力停留时间调整为6.49h后，随着氨氮氧化效率的提升，亚硝积累率逐渐增加并达到80％。但随着氨氧化率达到95％以后，亚硝积累率又逐渐下降。在短程建立的过程中，AOB的丰度维持在103copies/g dry sludge左右，Nitrospira和Nitrobacter的丰度分别为104和103-104copies/g dry sludge，相比于全程硝化阶段有大幅下降。NOB的存在说明短程硝化现象的出现是由于对NOB的抑制作用而不是完全的淘洗，即污泥龄(SRT)为25d略长。在短程硝化建立的过程中，Accumulibacter各分支的丰度的比例有较大变化，ⅡD分支最终成为主导分支，而在所有实验中均有检测出ⅡF分支，其丰度在高温时(29-31℃)较高。污水中溶解性正磷酸盐的去除并没有受到从全程硝化转变至短程硝化造成的Accumulibacter种群变迁的影响。通过测定可知，在处理含溶解性正磷酸盐浓度相似的污水时，PHAs在短程硝化反硝化下消耗量较少。 游离亚硝酸对于全程污泥中聚磷菌的完全抑制浓度为6.85×10-3mg HNO2-N/L(pH6.5)，相比于pH为7.0时较高。在完全抑制的条件下，好氧段PHAs的分解主要用于亚硝酸盐的还原和解毒作用而不是好氧吸磷。在抑制过程中，Accumuliabacter的主导分支为ⅡC，其丰度占到了所有Accumulibacter的70％。ⅡF分支丰度的比例对起始FNA浓度的上升较为敏感。而ⅡD分支的比例随着起始FNA浓度的上升而上升，显示出了对FNA较强的耐受性。在达到完全抑制后，香农指数由种泥的3.45下降至1.92(pH7.0)，生物多样性下降。因此，FNA的抑制作用对强化生物除磷的性能和Accumulibacter的种群结构具有严重的影响。 游离亚硝酸对于短程污泥中聚磷菌的抑制研究表明，即使起始游离亚硝酸浓度达到25.44×10-3mg HNO2-N/L(pH7.0，113.22mgNO2--N/L)也没有达到完全抑制。影响Accumulibacter生长代谢的起始FNA浓度与pH相关。在pH值6.5条件下，FNA起始浓度在4.96～5.59×10-3mg HNO2/L产生明显的抑制作用。在pH值为7.0条件下，起始FNA浓度在1.54～2.22×10-3mg HNO2/L时产生明显的抑制作用。在pH6.5和pH7.0的条件下，均发现了好氧亚硝酸盐消耗现象，且在pH为6.5时消耗作用更加明显。在抑制浓度达到最高时，在pH6.5和pH7.0中，ⅡC分支均为主导分支。ⅡD分支占Accmulibacter中的比例在抑制过程中基本保持恒定。ⅡF分支在pH7.0的条件下，对游离亚硝酸也具有一定的耐受性。香农指数表明在pH为6.5时，Accumulibacter的生物多样性远低于pH7.0。相比于pH6.5，pH7.0更适合于生物除磷。