全程自养脱氮协同反硝化单级活性污泥作用机制及其动力学研究

异养反硝化在多种全程自养脱氮系统中存在，但是全程自养脱氮协同反硝化单级活性污泥系统的作用机制，包括反硝化菌降解COD对自养菌（亚硝化菌和厌氧氨氧化菌）的促进作用、反硝化菌和厌氧氨氧化菌对亚硝态氮的竞争机制、自养脱氮与反硝化协同作用的动态动力学特征等都未进行系统研究。本项目拟在限氧、限COD条件下启动全程自养脱氮协同反硝化作用的单级活性污泥系统，系统研究DO、COD及氨氮负荷对系统的联合影响机制；同时，采用批示实验结合荧光原位杂交、实时PCR等现代分子生物技术研究厌氧氨氧化菌的生长动力学参数，建立全程自养脱氮协同反硝化单级活性污泥系统的动态动力学模型。.通过对全程自养脱氮协同反硝化作用活性污泥中各个物质的变化规律及其动态动力学特性的研究，可以进一步认识全程自养脱氮工艺的作用机理，具有积极的学术价值。同时，也为全程自养脱氮工艺的应用和推广提供科学依据和积累基础资料。

本课题的主要任务包括两个方面：1. 培养具有厌氧氨氧化脱氮能力的污泥系统，确定其快速培养的方法，研究微生物种群变化特征；2. 培养自养型微生物协同异养反硝化微生物脱氮污泥系统,确定该系统运行最适工艺条件，建立过程生物降解动力学方程。.本课题2011年经国家自然科学基金委批准，获得国家自然科学青年基金资助，在课题组全体成员的共同努力下，我们按课题任务书的要求，围绕两个方面的任务开展工作，取得了一系列重要的成果：先后采用发酵罐、普通SBR玻璃罐等设备搭建SFBR反应器，在反应器中分别装填聚丙烯K1、K3、海绵柱体、彗星式纤维滤料，利用SFBR反应器快速富集厌氧氨氧化微生物,确定了自养厌氧氨氧化与异养反硝化协同脱氮的培养条件，系统运行最适工艺条件，及厌氧氨氧化微生物的生物学特征。研究结果表明，海绵柱体容易让微生物附着，但是长期搅拌或者震荡运行，海绵容易破碎，最终导致实验失败，而聚丙烯K1和K3微生物不易附着，而彗星式纤维滤料比较适合做微生物生长载体，长期运行稳定性好。采用纤维滤料，利用普通二沉池回流污泥做种泥，38天可以培养出具有厌氧氨氧化活性的生物膜系统，90天左右培养，反应体系的总氮负荷可达0.8 kg/（m3。d）；实验进行了厌氧氨氧化微生物动力学参数比增长速率的测定，得到其比增长速率为 = 0. 026 g(微生物增长量)/[g(微生物量)• d]；课题采用分子生物技术分析了厌氧氨氧化微生物反应器，得到其DNA序列；同时成功培养出厌氧氨氧化协同反硝化系统。.上述研究成果在国际国内重要杂志上发表高水平的学术论文8篇，其中SCI和EI收录的文章4篇，权威期刊1篇，另还有一批高水平的学术论文正在审稿中。可以认为，课题组的研究成果达到了任务要求的相关技术经济指标，比较好地完成了本课题的任务。