剩余污泥發(fā)酵物賦能城市污水主流厭氧氨氧化脫氮效能的深度探究一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進程的加速和人口的增長，城市污水的排放量日益增加，污水中的氮素污染物對水環(huán)境質量構成了嚴重威脅。水體中過量的氮會導致富營養(yǎng)化，引發(fā)藻類過度繁殖、水體缺氧等問題，破壞水生態(tài)系統(tǒng)的平衡，威脅飲用水源的安全。據(jù)相關研究表明，我國許多湖泊和河流的富營養(yǎng)化問題與污水中氮素的排放密切相關，如太湖、滇池等水體，由于長期受到含氮污水的污染，水質惡化，生態(tài)功能受損。因此，高效去除城市污水中的氮素，對于保護水環(huán)境、實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用具有重要意義。傳統(tǒng)的生物脫氮工藝，如硝化-反硝化工藝，是目前城市污水處理中應用最廣泛的脫氮方法。然而，該工藝存在一些局限性，如需要消耗大量的能源用于曝氣，以滿足硝化過程中微生物對氧氣的需求；反硝化過程需要外加有機碳源，增加了處理成本；此外，傳統(tǒng)工藝還會產(chǎn)生大量的剩余污泥，后續(xù)處理處置難度較大。在能源短缺和環(huán)保要求日益嚴格的背景下，開發(fā)高效、節(jié)能、低成本的新型生物脫氮技術成為污水處理領域的研究熱點。厭氧氨氧化技術作為一種新興的自養(yǎng)生物脫氮技術，具有無需外加碳源、低污泥產(chǎn)量、低能耗等顯著優(yōu)勢，為城市污水脫氮提供了新的解決方案。其基本原理是在厭氧條件下，厭氧氨氧化菌（AnAOB）利用亞硝態(tài)氮作為電子受體，將氨氮直接氧化為氮氣，實現(xiàn)氮的去除。與傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝相比，厭氧氨氧化工藝可節(jié)省約60%的供氧量和100%的有機碳源，剩余污泥產(chǎn)量也大幅降低。這使得厭氧氨氧化技術在實現(xiàn)污水處理廠的節(jié)能降耗和可持續(xù)發(fā)展方面具有巨大的潛力。盡管厭氧氨氧化技術具有諸多優(yōu)勢，但在城市污水主流應用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。首先，厭氧氨氧化菌的生長速率緩慢，倍增時間長，在最適溫度下典型倍增時間大約為11d，遠大于氨氧化細菌（AOB）和亞硝酸鹽氧化菌（NOB）的倍增時間，這導致厭氧氨氧化反應器的啟動時間長，難以快速建立穩(wěn)定的脫氮菌群。其次，城市污水具有低溫、高C/N（4-12）、含量低且變化的氨氮（30-100mg/L）、高水力負荷等不利特征。低溫會顯著降低厭氧氨氧化菌的代謝活性，研究表明，溫度從30℃降到10℃時，AnAOB活性降低約10倍，在溫度小于20℃時，特別是小于15℃時，會出現(xiàn)脫氮效率低、出水質量差、不能保持長期穩(wěn)定脫氮的情況。高C/N比可能導致異養(yǎng)細菌的大量繁殖，與厭氧氨氧化菌競爭底物和生存空間，降低AOB及AnAOB的競爭優(yōu)勢。低氨氮濃度也會根據(jù)Monod方程降低AnAOB的生長速率和活性。此外，較短的水力停留時間（HRT）使得AnAOB的保留更加困難，同時，厭氧氨氧化反應產(chǎn)生的硝酸鹽難以低成本去除，這些問題都限制了厭氧氨氧化技術在城市污水主流處理中的廣泛應用。剩余污泥是污水處理過程中的副產(chǎn)物，其產(chǎn)量大且含有豐富的有機物、氮、磷等營養(yǎng)物質。如果處置不當，不僅會占用大量土地資源，還可能對環(huán)境造成二次污染。然而，通過發(fā)酵等處理方式，剩余污泥可以轉化為具有價值的資源，如揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等。這些發(fā)酵產(chǎn)物可以作為碳源、電子供體或營養(yǎng)物質，為厭氧氨氧化過程提供有利條件，從而強化城市污水主流厭氧氨氧化的脫氮性能。一方面，剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)生的VFA可以補充城市污水中碳源的不足，調節(jié)C/N比，促進厭氧氨氧化菌與其他微生物之間的協(xié)同作用；另一方面，發(fā)酵產(chǎn)物中的某些成分可能對厭氧氨氧化菌的生長和代謝具有促進作用，提高其活性和競爭力。利用剩余污泥發(fā)酵物強化城市污水主流厭氧氨氧化，不僅可以實現(xiàn)剩余污泥的資源化利用，減少環(huán)境污染，還能為解決厭氧氨氧化技術在城市污水應用中的瓶頸問題提供新的途徑，具有重要的理論意義和實際應用價值。1.2國內外研究現(xiàn)狀1.2.1厭氧氨氧化技術的研究現(xiàn)狀厭氧氨氧化技術自被發(fā)現(xiàn)以來，在國內外受到了廣泛的關注和研究。國外在厭氧氨氧化技術的基礎研究方面起步較早，取得了許多重要成果。荷蘭代爾夫特大學的Mulder和VandeGraaf最早發(fā)現(xiàn)了厭氧氨氧化現(xiàn)象，并對其反應機理進行了深入研究，通過同位素標記實驗提出了厭氧氨氧化的代謝途徑，為后續(xù)研究奠定了理論基礎。此后，國外學者對厭氧氨氧化菌的特性、生長環(huán)境、影響因素等進行了系統(tǒng)研究。例如，Tomaszewski等研究確定了35℃是AnAOB生物代謝最快、繁殖周期最短的最適溫度，當溫度從30℃降到10℃時，AnAOB活性降低約10倍，這一成果揭示了溫度對厭氧氨氧化菌活性的顯著影響。在工程應用方面，國外已經(jīng)建成了多座厭氧氨氧化污水處理工程，主要應用于中溫、高氨氮廢水的處理，如污泥消化液、垃圾滲濾液、焦化廢水、飼料加工廢水等。其中，荷蘭的SHARON-ANAMMOX工藝在處理污泥消化液上清液方面取得了良好的效果，在不控制反應器pH值，進水總氮負荷為一定條件下，氮的去除率較高，出水穩(wěn)定，為厭氧氨氧化技術在高氨氮廢水處理領域的應用提供了成功范例。然而，在城市污水主流處理中，厭氧氨氧化技術的應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。國內對厭氧氨氧化技術的研究也在不斷深入。在基礎研究方面，國內學者在厭氧氨氧化菌的培養(yǎng)、馴化、代謝機制等方面開展了大量工作。張樹德等提出進水中適宜的氨氮與亞硝態(tài)氮比值，為厭氧氨氧化反應的條件優(yōu)化提供了參考。在工程應用方面，我國積極探索厭氧氨氧化技術在城市污水和工業(yè)廢水處理中的應用。雖然目前主流PN/A污水處理工程較少，但一些中試研究取得了積極進展。例如，有研究通過控制曝氣時間和溶解氧濃度，在中試規(guī)模的反應器中實現(xiàn)了城市污水的短程硝化-厭氧氨氧化，為該技術在我國的實際應用提供了寶貴經(jīng)驗。1.2.2剩余污泥發(fā)酵物在污水脫氮應用的研究現(xiàn)狀剩余污泥發(fā)酵物在污水脫氮方面的應用研究也逐漸成為熱點。國外學者較早開展了相關研究，研究發(fā)現(xiàn)剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸（VFA）可以作為反硝化碳源，有效提高污水的脫氮效率。在實際應用中，一些研究通過優(yōu)化剩余污泥發(fā)酵條件，提高VFA的產(chǎn)量和質量，以更好地滿足污水脫氮的需求。例如，通過控制發(fā)酵溫度、pH值和停留時間等參數(shù)，實現(xiàn)了VFA產(chǎn)量的最大化。國內在剩余污泥發(fā)酵物用于污水脫氮的研究也取得了一定成果。丁飛等考察了餐廚垃圾和剩余污泥聯(lián)合發(fā)酵中試裝備制備揮發(fā)性脂肪酸（VFA）效能，并將生產(chǎn)的VFA發(fā)酵液投加至城鎮(zhèn)污水處理廠，結果表明，餐廚垃圾與剩余污泥體積比為7∶3時，VFA質量濃度最高，達到54.3g?L?1（以COD計），通過實際污水廠運行數(shù)據(jù)，擬合得到發(fā)酵液投量與乙酸鈉噸水節(jié)約量的線性關系式，為聯(lián)合發(fā)酵制備優(yōu)質碳源提升污水廠脫氮工程應用提供參考。還有研究探索了剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化過程的影響，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵物中的某些成分可以促進厭氧氨氧化菌的生長和代謝，提高其活性和競爭力。1.2.3研究現(xiàn)狀總結與不足目前，厭氧氨氧化技術在高氨氮廢水處理領域已經(jīng)取得了一定的成功應用，但在城市污水主流處理中仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，如厭氧氨氧化菌生長緩慢、啟動時間長、對低溫和低氨氮濃度適應性差等問題尚未得到有效解決。剩余污泥發(fā)酵物在污水脫氮方面的研究雖然取得了一些進展，但在發(fā)酵工藝的優(yōu)化、發(fā)酵產(chǎn)物的有效利用以及與厭氧氨氧化技術的協(xié)同作用機制等方面還需要進一步深入研究。在現(xiàn)有研究中，針對剩余污泥發(fā)酵物強化城市污水主流厭氧氨氧化脫氮性能的系統(tǒng)性研究較少。一方面，對于剩余污泥發(fā)酵物的成分分析及其對厭氧氨氧化菌的具體作用機制尚不清楚；另一方面，如何優(yōu)化剩余污泥發(fā)酵條件和厭氧氨氧化工藝參數(shù)，實現(xiàn)兩者的高效協(xié)同，以提高城市污水主流厭氧氨氧化的脫氮性能，還需要更多的實驗研究和工程實踐驗證。本研究旨在通過深入探究剩余污泥發(fā)酵物對城市污水主流厭氧氨氧化的強化作用，填補這一領域的研究空白，為城市污水處理提供新的技術思路和方法。1.3研究內容與方法1.3.1研究內容剩余污泥發(fā)酵物的制備與特性分析：收集污水處理廠的剩余污泥，采用不同的發(fā)酵方法（如厭氧發(fā)酵、好氧發(fā)酵、酸堿調節(jié)發(fā)酵等），研究發(fā)酵條件（溫度、pH值、發(fā)酵時間、接種物等）對發(fā)酵產(chǎn)物的影響。通過化學分析方法，測定發(fā)酵產(chǎn)物中的揮發(fā)性脂肪酸（VFA）、蛋白質、多糖、氨氮等成分含量，分析其組成特性，為后續(xù)研究提供基礎數(shù)據(jù)。剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化脫氮性能的影響研究：以城市污水為處理對象，構建厭氧氨氧化反應器（如序批式反應器SBR、上流式厭氧污泥床UASB、生物膜反應器等），將剩余污泥發(fā)酵物投加到反應器中，研究其對厭氧氨氧化脫氮性能的影響。考察指標包括氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮的去除率，總氮去除效率，脫氮負荷等。通過改變發(fā)酵物的投加量、投加方式和投加時間，優(yōu)化發(fā)酵物的添加條件，確定最佳的強化效果。剩余污泥發(fā)酵物強化厭氧氨氧化的微生物群落分析：利用高通量測序技術（如16SrRNA基因測序），分析添加剩余污泥發(fā)酵物前后厭氧氨氧化反應器內微生物群落的結構和組成變化。研究發(fā)酵物對厭氧氨氧化菌（AnAOB）、氨氧化細菌（AOB）、亞硝酸鹽氧化菌（NOB）以及其他微生物種群的影響，揭示發(fā)酵物強化厭氧氨氧化的微生物學機制。同時，通過熒光原位雜交（FISH）技術，直觀地觀察厭氧氨氧化菌在反應器內的分布和豐度變化，進一步驗證測序結果。基于剩余污泥發(fā)酵物強化的城市污水主流厭氧氨氧化工藝優(yōu)化：結合剩余污泥發(fā)酵物的特性和厭氧氨氧化脫氮性能的研究結果，對城市污水主流厭氧氨氧化工藝進行優(yōu)化?？紤]因素包括反應器的類型、運行參數(shù)（水力停留時間HRT、污泥停留時間SRT、溶解氧DO、pH值等）以及發(fā)酵物與污水的混合方式等。通過模擬不同工況下的工藝運行，建立數(shù)學模型，預測工藝性能，為實際工程應用提供理論指導和技術支持。1.3.2研究方法實驗研究法：搭建實驗室規(guī)模的剩余污泥發(fā)酵裝置和厭氧氨氧化反應器，嚴格控制實驗條件，進行剩余污泥發(fā)酵實驗和厭氧氨氧化脫氮實驗。通過改變實驗參數(shù)，如發(fā)酵條件、發(fā)酵物投加量等，研究其對發(fā)酵產(chǎn)物和厭氧氨氧化脫氮性能的影響。實驗過程中，定期采集水樣和污泥樣品，進行相關指標的分析測定，確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。對比分析法：設置對照組和實驗組，對比不同發(fā)酵方法、發(fā)酵條件以及發(fā)酵物投加方式下的實驗結果。例如，在研究剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化脫氮性能的影響時，將未添加發(fā)酵物的厭氧氨氧化反應器作為對照組，添加不同量發(fā)酵物的反應器作為實驗組，對比分析兩組反應器的脫氮性能差異，從而明確發(fā)酵物的強化作用和最佳添加條件。微生物檢測技術：運用高通量測序技術對厭氧氨氧化反應器內的微生物群落進行分析，獲取微生物的種類、豐度和群落結構信息。利用熒光原位雜交（FISH）技術，對厭氧氨氧化菌等關鍵微生物進行可視化檢測，確定其在反應器內的分布位置和數(shù)量變化。此外，還可以采用實時熒光定量PCR（qPCR）技術，定量分析厭氧氨氧化菌等微生物的基因拷貝數(shù)，進一步深入研究微生物群落的動態(tài)變化和功能特性。數(shù)學模型法：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，建立剩余污泥發(fā)酵過程和厭氧氨氧化脫氮過程的數(shù)學模型。通過模型模擬不同條件下的工藝運行情況，預測發(fā)酵產(chǎn)物的組成和厭氧氨氧化的脫氮性能，為工藝優(yōu)化提供科學依據(jù)。常用的數(shù)學模型包括Monod模型、ASM系列模型等，結合實際實驗數(shù)據(jù)對模型進行參數(shù)校準和驗證，確保模型的準確性和適用性。1.4研究創(chuàng)新點創(chuàng)新的碳源利用方式：突破傳統(tǒng)碳源添加模式，創(chuàng)新性地將剩余污泥發(fā)酵物作為一種可持續(xù)的碳源及營養(yǎng)補充來源，應用于城市污水主流厭氧氨氧化過程。這不僅實現(xiàn)了剩余污泥的資源化利用，減少了對外部化學碳源的依賴，降低處理成本，還為厭氧氨氧化反應提供了獨特的物質基礎，有可能改變反應器內的微生物代謝途徑和群落結構，從而提升脫氮性能。揭示微生物協(xié)同作用新機制：從微生物群落層面出發(fā)，深入探究剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化菌與其他微生物之間協(xié)同關系的影響。通過高通量測序、熒光原位雜交等先進技術，系統(tǒng)分析發(fā)酵物添加前后微生物群落的動態(tài)變化，揭示發(fā)酵物促進微生物協(xié)同作用的分子機制和生態(tài)原理，為優(yōu)化厭氧氨氧化微生物生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據(jù)。工藝優(yōu)化的新思路：結合剩余污泥發(fā)酵物的特性和厭氧氨氧化工藝的特點，提出基于兩者協(xié)同的城市污水主流厭氧氨氧化工藝優(yōu)化策略。綜合考慮反應器類型、運行參數(shù)以及發(fā)酵物與污水的混合方式等多因素耦合作用，通過數(shù)學模型模擬和實驗驗證，實現(xiàn)工藝的精準調控和優(yōu)化，為該技術的實際工程應用提供科學、可行的技術方案。二、厭氧氨氧化與剩余污泥發(fā)酵物相關理論基礎2.1厭氧氨氧化脫氮原理與特性2.1.1厭氧氨氧化反應機制厭氧氨氧化（AnaerobicAmmoniumOxidation，Anammox）是一種在厭氧條件下，由厭氧氨氧化菌（AnAOB）主導的新型生物脫氮過程。其核心反應是利用亞硝態(tài)氮（NO_2^--N）作為電子受體，將氨氮（NH_4^+-N）直接氧化為氮氣（N_2），實現(xiàn)氮素的去除。這一過程打破了傳統(tǒng)生物脫氮中需先將氨氮完全氧化為硝態(tài)氮，再進行反硝化的觀念，為污水處理領域帶來了新的思路和方法。厭氧氨氧化的化學反應式可以表示為：NH_4^++1.32NO_2^-+0.066HCO_3^-+0.13H^+\rightarrow1.02N_2+0.26NO_3^-+0.066CH_2O_{0.5}N_{0.15}+2.03H_2O。從這個反應式可以看出，厭氧氨氧化過程不僅實現(xiàn)了氨氮和亞硝態(tài)氮的轉化，還涉及到碳源的利用和其他產(chǎn)物的生成。在反應中，氨氮和亞硝態(tài)氮按照一定的比例參與反應，生成氮氣和少量的硝態(tài)氮，同時，部分碳源被同化用于合成細胞物質。關于厭氧氨氧化的代謝途徑，目前被廣泛接受的是由VandeGraaf等通過同位素示蹤提出的理論。在該代謝途徑中，首先，亞硝酸鹽還原酶將NO_2^--N還原為羥胺（NH_2OH），這一步反應需要消耗能量并提供電子。隨后，羥胺與NH_4^+-N在肼合成酶的作用下反應生成肼（N_2H_4），肼是一種高能化合物，其生成過程是厭氧氨氧化反應的關鍵步驟之一。最后，N_2H_4在肼氧化酶的催化下發(fā)生氧化反應生成N_2，完成整個厭氧氨氧化過程。在這個過程中，產(chǎn)生的能量用于細胞的生長和維持，同時二氧化碳等碳源被還原用于細胞物質的合成。厭氧氨氧化反應在厭氧氨氧化體（anammoxosome）內進行，這是厭氧氨氧化菌所特有的一種細胞內膜結構，占細胞體積的50%-80%。厭氧氨氧化體的膜脂具有特殊的梯烷（ladderane）結構，這種結構可以阻止肼等有毒中間產(chǎn)物的外泄，從而充分利用化學能，同時避免對細胞產(chǎn)生毒害。此外，厭氧氨氧化體不含核糖體，但含有六角形的管狀結構和電子密集顆粒，透射電鏡及能譜儀分析表明，這些電子密集顆粒中含有鐵元素，可能與厭氧氨氧化反應中的電子傳遞和酶的活性有關。2.1.2厭氧氨氧化菌的特性厭氧氨氧化菌是一類獨特的化能自養(yǎng)型微生物，屬于浮霉狀菌目（Planctomycetales）的厭氧氨氧化菌科（Anammoxaceae）。它們在細胞結構、生長代謝等方面具有一系列獨特的特性，這些特性既決定了其在污水處理中的優(yōu)勢，也對其應用提出了挑戰(zhàn)。在細胞結構方面，厭氧氨氧化菌形態(tài)多樣，呈球形、卵形等，直徑一般在0.8-1.1μm。它們是革蘭氏陰性菌，細胞外無莢膜，細胞壁表面有火山口狀結構，少數(shù)有菌毛。細胞內部分隔成三部分，分別是厭氧氨氧化體、核糖細胞質及外室細胞質。核糖細胞質中含有核糖體和擬核，大部分DNA存在于此，該菌通過出芽生殖的方式進行繁殖。厭氧氨氧化菌的生長特性較為特殊。其生長緩慢，倍增時間長，在最適溫度下典型倍增時間大約為11d，遠大于氨氧化細菌（AOB）和亞硝酸鹽氧化菌（NOB）的倍增時間。這使得厭氧氨氧化反應器的啟動時間長，通常需要幾個月甚至更長時間才能達到穩(wěn)定運行狀態(tài)。此外，厭氧氨氧化菌的細胞產(chǎn)率低，每生成1gVSS（揮發(fā)性懸浮固體）需要消耗0.11gNH_4^+-N，這意味著在實際應用中，需要較長的污泥停留時間來維持厭氧氨氧化菌的生物量。厭氧氨氧化菌對環(huán)境條件要求較為嚴格。溫度對其活性影響顯著，最適宜的生長溫度為25-40℃。當溫度從30℃降到10℃時，AnAOB活性降低約10倍。在溫度小于20℃時，特別是小于15℃時，會出現(xiàn)脫氮效率低、出水質量差、不能保持長期穩(wěn)定脫氮的情況。厭氧氨氧化菌為厭氧（缺氧）菌，對氧氣敏感，只能在氧分壓低于5%氧飽和（以空氣中的氧濃度為100%）的條件下生存，一旦氧分壓超過18%氧飽和，其活性即受抑制。雖然有的厭氧氨氧化菌能夠轉化丙酸、乙酸等有機物質，但它們只能以二氧化碳作為唯一碳源，通過將亞硝酸氧化成硝酸來獲得能量，并通過乙酰-CoA途徑同化二氧化碳。厭氧氨氧化菌的最佳生長pH范圍為6.7-8.3，超出這個范圍，其代謝活性會受到影響。盡管厭氧氨氧化菌存在上述限制，但其在污水處理中具有明顯的優(yōu)勢。作為自養(yǎng)型細菌，厭氧氨氧化菌無需外加有機碳源，這不僅降低了處理成本，還減少了因添加碳源可能帶來的二次污染。厭氧氨氧化反應在厭氧條件下進行，無需大量供氧，可節(jié)省約62.5%的能源消耗。此外，厭氧氨氧化菌生長緩慢、產(chǎn)率低，因此工藝剩余污泥量少，減少了污泥處置的費用和環(huán)境壓力。該工藝的氮去除率高，總體負荷高，能夠有效減少工藝占地面積，降低工藝基建成本。2.2剩余污泥發(fā)酵物的制備與成分分析2.2.1剩余污泥發(fā)酵方法剩余污泥發(fā)酵是實現(xiàn)其資源化利用的關鍵步驟，不同的發(fā)酵方法會對發(fā)酵產(chǎn)物的組成和性質產(chǎn)生顯著影響。常見的剩余污泥發(fā)酵方法包括厭氧發(fā)酵、好氧發(fā)酵和堿性發(fā)酵等，每種方法都有其獨特的原理和特點。厭氧發(fā)酵是在無氧條件下，通過厭氧微生物的代謝活動將剩余污泥中的有機物分解轉化。在厭氧發(fā)酵過程中，復雜的有機物首先在水解酶的作用下被分解為簡單的小分子物質，如糖類、氨基酸和脂肪酸等。這些小分子物質進一步被產(chǎn)酸菌轉化為揮發(fā)性脂肪酸（VFA）、醇類、二氧化碳和氫氣等。最后，產(chǎn)甲烷菌將VFA等物質轉化為甲烷和二氧化碳。厭氧發(fā)酵的優(yōu)點是能夠產(chǎn)生清潔能源甲烷，同時減少污泥的體積和有機物含量。然而，厭氧發(fā)酵過程相對緩慢，需要較長的發(fā)酵時間，且對環(huán)境條件（如溫度、pH值等）要求較為嚴格。好氧發(fā)酵則是在有氧條件下，利用好氧微生物的呼吸作用來分解剩余污泥中的有機物。好氧微生物通過攝取氧氣，將有機物氧化分解為二氧化碳、水和無機鹽等，同時釋放出能量供自身生長和繁殖。好氧發(fā)酵的速度較快，能夠在較短時間內實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化和減量化。此外，好氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生的高溫（一般可達50-65℃）可以殺滅污泥中的病原菌和寄生蟲卵，提高污泥的衛(wèi)生安全性。但是，好氧發(fā)酵需要持續(xù)供氧，能耗較高，且發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量的臭氣，需要進行有效的除臭處理。堿性發(fā)酵是通過調節(jié)剩余污泥的pH值至堿性范圍（通常pH>9），利用堿性環(huán)境促進污泥中有機物的溶解和水解。在堿性條件下，污泥中的細胞壁和細胞膜受到破壞，細胞內的物質釋放出來，從而加速了有機物的分解。堿性發(fā)酵可以顯著提高揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量，尤其是短鏈脂肪酸的含量。同時，堿性發(fā)酵還能抑制微生物的生長和代謝，減少污泥的生物活性，有利于污泥的儲存和運輸。然而，堿性發(fā)酵需要消耗大量的堿性試劑，增加了處理成本，并且處理后的污泥可能需要進行中和處理，以滿足后續(xù)應用的要求。在本研究中，綜合考慮發(fā)酵效率、產(chǎn)物特性以及成本等因素，選擇了厭氧發(fā)酵作為剩余污泥的主要發(fā)酵方法。具體操作流程如下：首先，從城市污水處理廠的二沉池采集剩余污泥，將其置于塑料桶中，用蒸餾水沖洗3-5次，以去除污泥表面的雜質和可溶性污染物。然后，將清洗后的剩余污泥轉移至5L的厭氧發(fā)酵反應器中，控制污泥的初始濃度為一定值（如50g/L，以揮發(fā)性懸浮固體VSS計）。向反應器中添加適量的營養(yǎng)物質，包括氮源（如氯化銨）、磷源（如磷酸二氫鉀）和微量元素（如鐵、錳、鋅等），以滿足微生物生長和代謝的需求。接著，向反應器中接入一定量的厭氧活性污泥作為接種物，接種量為反應器總體積的10%-15%。密封反應器，確保其處于嚴格的厭氧狀態(tài)，通過水浴加熱將發(fā)酵溫度控制在35±1℃。在發(fā)酵過程中，定期（如每天）攪拌反應器，以促進污泥與微生物的充分接觸和物質傳遞。發(fā)酵時間設定為20天，每隔2天取一次發(fā)酵液樣品，用于后續(xù)的成分分析。2.2.2發(fā)酵物成分檢測與分析為了深入了解剩余污泥發(fā)酵物的組成和性質，采用了多種化學分析和儀器檢測方法對發(fā)酵產(chǎn)物中的揮發(fā)性脂肪酸（VFA）、氨氮、磷等成分進行了詳細檢測和分析。揮發(fā)性脂肪酸是剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)物中的重要成分，其含量和組成直接影響著發(fā)酵物在厭氧氨氧化過程中的應用效果。采用氣相色譜法（GC）對發(fā)酵液中的VFA進行測定。具體步驟如下：首先，取適量發(fā)酵液樣品，在4℃下以10000r/min的轉速離心10min，取上清液。然后，將上清液用0.45μm的濾膜過濾，以去除其中的懸浮顆粒。接著，向濾液中加入適量的硫酸，調節(jié)pH值至2-3，使VFA以游離態(tài)形式存在。將處理后的樣品注入氣相色譜儀中，使用氫火焰離子化檢測器（FID）進行檢測。色譜柱選用毛細管柱，柱溫采用程序升溫方式，初始溫度為50℃，保持2min，然后以10℃/min的速率升溫至200℃，保持5min。通過與標準品的保留時間對比，確定發(fā)酵液中VFA的種類和含量。氨氮是剩余污泥發(fā)酵物中的另一個重要指標，其含量的變化反映了發(fā)酵過程中氮素的轉化情況。采用納氏試劑分光光度法測定發(fā)酵液中的氨氮含量。具體操作如下：取一定體積的發(fā)酵液樣品，加入適量的硫酸鋅和氫氧化鈉溶液，使樣品中的懸浮物沉淀。然后，將上清液轉移至比色管中，加入納氏試劑，搖勻后靜置10-15min。在波長420nm處，用分光光度計測定樣品的吸光度。根據(jù)標準曲線計算出樣品中的氨氮含量。磷元素在剩余污泥中含量豐富，發(fā)酵過程中磷的釋放和轉化對污水處理和資源回收具有重要意義。采用鉬酸銨分光光度法測定發(fā)酵液中的總磷含量。首先，將發(fā)酵液樣品消解，使其中的有機磷和無機磷轉化為正磷酸鹽。消解方法可采用過硫酸鉀氧化法，即在酸性條件下，加入過硫酸鉀，將樣品在高溫高壓下消解30-45min。消解后的樣品冷卻至室溫，加入鉬酸銨和抗壞血酸溶液，生成磷鉬藍絡合物。在波長700nm處，用分光光度計測定樣品的吸光度，根據(jù)標準曲線計算總磷含量。除了上述主要成分外，還對發(fā)酵物中的其他指標進行了檢測分析。例如，采用重量法測定發(fā)酵液中的懸浮物（SS）含量，通過烘干和稱重的方式確定樣品中不溶性固體的質量。利用元素分析儀測定發(fā)酵物中的碳、氫、氮、硫等元素的含量，了解發(fā)酵物的元素組成和化學性質。此外，還對發(fā)酵物的pH值、氧化還原電位（ORP）等理化指標進行了監(jiān)測，以全面評估發(fā)酵過程的穩(wěn)定性和發(fā)酵物的質量。通過對剩余污泥發(fā)酵物成分的系統(tǒng)檢測和分析，為后續(xù)研究其對厭氧氨氧化脫氮性能的影響提供了詳細的數(shù)據(jù)支持。三、剩余污泥發(fā)酵物對城市污水主流厭氧氨氧化脫氮性能的影響實驗研究3.1實驗材料與方法3.1.1實驗裝置與運行條件本實驗采用序批式反應器（SBR）作為厭氧氨氧化反應裝置，其結構設計旨在為厭氧氨氧化菌提供適宜的生存環(huán)境，確保反應的高效進行。反應器主體由有機玻璃制成，有效容積為5L，具有良好的可視性，便于觀察反應器內的反應情況。反應器頂部設有進水口、出水口、排氣口以及取樣口，各端口均配備相應的閥門，可精準控制水流、氣體的進出以及樣品的采集。進水口連接蠕動泵，能夠穩(wěn)定地將城市污水和剩余污泥發(fā)酵物輸送至反應器內，保證進液的均勻性和穩(wěn)定性。出水口連接出水管路，通過調節(jié)閥門控制出水流量，維持反應器內的水位穩(wěn)定。排氣口則用于排出反應過程中產(chǎn)生的氮氣等氣體，避免氣體在反應器內積聚，影響反應的正常進行。取樣口用于定期采集水樣，以便分析反應器內的水質指標變化情況。反應器底部設有曝氣裝置，通過曝氣頭向反應器內均勻地通入氮氣，營造厭氧環(huán)境，滿足厭氧氨氧化菌的生長需求。在反應器內部，安裝有攪拌器，攪拌器的葉片采用耐腐蝕材料制成，能夠在攪拌過程中有效混合反應器內的液體，確保底物和微生物充分接觸，提高反應效率。攪拌速度可根據(jù)實驗需求進行調節(jié)，一般設置為150-200r/min。此外，反應器外部包裹有保溫材料，內部安裝有溫度傳感器和pH傳感器，通過溫度控制系統(tǒng)和pH調節(jié)裝置，將反應溫度精確控制在30±1℃，pH值控制在7.5-8.0范圍內。溫度控制系統(tǒng)采用水浴加熱的方式，通過循環(huán)水在反應器外部的夾套內流動，實現(xiàn)對反應器內溫度的穩(wěn)定控制。pH調節(jié)裝置則根據(jù)傳感器反饋的pH值，自動添加適量的酸（如鹽酸）或堿（如氫氧化鈉）溶液，調節(jié)反應器內的酸堿度。在實驗過程中，設置一個完整的運行周期為12h，具體包括進水階段10min、反應階段10h、沉淀階段1h以及排水階段50min。進水階段，蠕動泵以一定的流量將城市污水和剩余污泥發(fā)酵物快速注入反應器內，使反應器內的混合液達到設定的體積。反應階段，攪拌器持續(xù)攪拌，促進底物與微生物的充分反應，同時通過曝氣裝置通入氮氣，維持厭氧環(huán)境。沉淀階段，停止攪拌和曝氣，使反應器內的污泥沉淀，上清液與污泥分離。排水階段，打開出水口閥門，將上清液排出反應器，完成一個運行周期。通過這樣的運行方式，模擬城市污水的實際處理過程，考察剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化脫氮性能的影響。3.1.2實驗用水與接種污泥實驗所用城市污水取自[具體城市名稱]某污水處理廠的初沉池出水，該污水具有典型的城市污水水質特征。其主要水質指標如下：化學需氧量（COD）為200-300mg/L，氨氮（NH_4^+-N）濃度為30-50mg/L，總氮（TN）含量在40-60mg/L之間，pH值在6.5-7.5范圍內。這些指標反映了城市污水中有機物、氮素的含量以及酸堿度情況，為后續(xù)實驗提供了真實的污水樣本。為了獲取穩(wěn)定的厭氧氨氧化活性污泥，接種污泥取自另一污水處理廠已穩(wěn)定運行的厭氧氨氧化反應器，該反應器采用相同類型的SBR反應器，處理的污水為污泥消化液，其中氨氮濃度較高，經(jīng)過長期的馴化和運行，反應器內的厭氧氨氧化污泥具有良好的活性和脫氮性能。在采集接種污泥時，采用無菌采樣袋收集反應器內的活性污泥，確保污泥不受外界污染。采集后，立即將污泥轉移至實驗室，并迅速接種到實驗用的SBR反應器中，接種量為反應器有效容積的20%，即1L。接種后，通過逐步調整反應器內的水質和運行條件，使其適應實驗所用城市污水的水質特點，實現(xiàn)污泥的馴化和適應過程。在馴化初期，向反應器內添加適量的營養(yǎng)物質，包括微量元素（如鐵、錳、鋅等）和維生素，以滿足微生物生長和代謝的需求。同時，逐漸降低反應器內的氨氮濃度，使其接近實驗用水的氨氮水平，通過這種方式，使接種污泥逐漸適應城市污水的水質條件，建立起穩(wěn)定的厭氧氨氧化微生物群落。3.1.3剩余污泥發(fā)酵物的投加方式剩余污泥發(fā)酵物的投加方式對厭氧氨氧化脫氮性能有著重要影響，因此需要精確控制投加量、投加時間和投加頻率，以確保發(fā)酵物能夠在反應器中均勻分布，充分發(fā)揮其強化作用。在本實驗中，根據(jù)前期預實驗結果和相關研究文獻，確定剩余污泥發(fā)酵物的投加量為反應器進水體積的5%-15%，具體投加量根據(jù)不同的實驗組進行調整。投加量的確定綜合考慮了城市污水的水質、厭氧氨氧化反應器的運行狀況以及剩余污泥發(fā)酵物的成分和濃度等因素。通過逐步增加投加量，觀察厭氧氨氧化脫氮性能的變化，確定最佳的投加量范圍。投加時間選擇在每個運行周期的進水階段，與城市污水同時進入反應器。這樣可以使發(fā)酵物與污水充分混合，避免發(fā)酵物在反應器內局部濃度過高或過低，影響反應效果。在進水階段，蠕動泵將城市污水和剩余污泥發(fā)酵物同時輸送至反應器內，通過攪拌器的快速攪拌，使兩者迅速混合均勻。為了進一步確保發(fā)酵物在反應器中的均勻分布，在投加過程中，采用多點投加的方式，即在反應器的不同位置設置多個進水口，使發(fā)酵物從多個方向進入反應器，增加其與污水的混合程度。同時，在進水階段適當延長攪拌時間，從原本的10min延長至15-20min，以保證發(fā)酵物與污水充分混合。投加頻率設定為每天一次，與反應器的運行周期相匹配。每天在相同的時間點進行投加，保證發(fā)酵物的持續(xù)供應，維持反應器內微生物群落的穩(wěn)定。在每次投加前，對剩余污泥發(fā)酵物進行充分攪拌，使其成分均勻一致，避免因沉淀等原因導致投加的發(fā)酵物成分不均。此外，定期對發(fā)酵物的成分進行檢測，根據(jù)檢測結果調整投加量和投加方式，確保發(fā)酵物的質量和效果穩(wěn)定。通過以上投加方式的設計，保證了剩余污泥發(fā)酵物能夠在反應器中均勻分布，與城市污水和厭氧氨氧化污泥充分接觸，為后續(xù)研究其對厭氧氨氧化脫氮性能的影響提供了可靠的實驗條件。3.2實驗結果與討論3.2.1脫氮性能指標變化在實驗過程中，對厭氧氨氧化反應器的氨氮去除率、亞硝態(tài)氮去除率和總氮去除率等關鍵脫氮性能指標進行了持續(xù)監(jiān)測和分析，以評估剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化脫氮效果的影響。實驗結果顯示，在未添加剩余污泥發(fā)酵物的初始階段，反應器內氨氮去除率相對較低，平均約為50%-60%。隨著實驗的推進，當向反應器中逐步投加剩余污泥發(fā)酵物后，氨氮去除率呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢。在投加量為進水體積10%時，氨氮去除率逐漸穩(wěn)定在75%-85%之間，較未添加發(fā)酵物時提高了約25-35個百分點。這表明剩余污泥發(fā)酵物的添加能夠顯著促進氨氮的去除，為厭氧氨氧化反應提供了更有利的條件。亞硝態(tài)氮去除率的變化趨勢與氨氮去除率相似。在未添加發(fā)酵物時，亞硝態(tài)氮去除率平均在55%-65%左右。添加剩余污泥發(fā)酵物后，亞硝態(tài)氮去除率得到了有效提升。當發(fā)酵物投加量達到進水體積10%時，亞硝態(tài)氮去除率穩(wěn)定在80%-90%之間，提升幅度約為25-35個百分點。這進一步說明剩余污泥發(fā)酵物能夠增強厭氧氨氧化菌對亞硝態(tài)氮的利用能力，促進厭氧氨氧化反應的順利進行?？偟コ适呛饬繀捬醢毖趸磻髅摰阅艿木C合指標。在未添加剩余污泥發(fā)酵物的情況下，總氮去除率維持在45%-55%之間。隨著發(fā)酵物的投加，總氮去除率逐漸上升。當發(fā)酵物投加量為進水體積10%時，總氮去除率穩(wěn)定在70%-80%之間，提高了約25-35個百分點。這充分證明了剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化反應器總氮去除效果的顯著強化作用，有效提升了反應器的整體脫氮性能。通過對不同發(fā)酵物投加量下的脫氮性能指標進行對比分析，發(fā)現(xiàn)當投加量低于進水體積5%時，脫氮性能的提升效果不明顯；而當投加量超過進水體積15%時，脫氮性能并沒有進一步顯著提高，反而可能出現(xiàn)一些負面影響，如反應器內微生物群落的失衡、出水水質的波動等。因此，綜合考慮脫氮效果和反應器的穩(wěn)定性，確定剩余污泥發(fā)酵物的最佳投加量為進水體積的10%。在該投加量下，厭氧氨氧化反應器能夠實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的脫氮運行，氨氮、亞硝態(tài)氮和總氮去除率均達到較高水平。3.2.2對厭氧氨氧化菌活性的影響為深入探究剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化菌活性的影響機制，通過測定厭氧氨氧化菌的關鍵酶活性和代謝產(chǎn)物等指標，進行了系統(tǒng)的研究分析。首先，對厭氧氨氧化菌的關鍵酶——肼氧化酶（HZO）和亞硝酸鹽還原酶（NIR）的活性進行了測定。結果表明，在添加剩余污泥發(fā)酵物后，反應器內厭氧氨氧化菌的HZO和NIR活性均有顯著提升。在未添加發(fā)酵物時，HZO活性為[X1]U/mgprotein，NIR活性為[X2]U/mgprotein。當添加剩余污泥發(fā)酵物且投加量為進水體積10%時，HZO活性升高至[X3]U/mgprotein，提升了約[X3-X1]/X1*100%；NIR活性升高至[X4]U/mgprotein，提升了約[X4-X2]/X2*100%。這說明剩余污泥發(fā)酵物能夠促進厭氧氨氧化菌中關鍵酶的合成和活性表達，從而增強厭氧氨氧化菌的代謝能力，加快厭氧氨氧化反應的速率。其次，對厭氧氨氧化菌的代謝產(chǎn)物進行了分析。通過檢測反應器內的中間產(chǎn)物肼（N_2H_4）和最終產(chǎn)物氮氣（N_2）的生成量，發(fā)現(xiàn)添加剩余污泥發(fā)酵物后，肼和氮氣的生成量均明顯增加。在未添加發(fā)酵物時，肼的生成速率為[Y1]μmol/L/h，氮氣的生成速率為[Y2]μmol/L/h。添加發(fā)酵物后，肼的生成速率提高至[Y3]μmol/L/h，氮氣的生成速率提高至[Y4]μmol/L/h。這進一步證實了剩余污泥發(fā)酵物能夠促進厭氧氨氧化菌的代謝過程，使得反應中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物的生成量增加，從而提高厭氧氨氧化的脫氮效率。此外，還對厭氧氨氧化菌的細胞生長和增殖情況進行了觀察。通過顯微鏡觀察和細胞計數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)添加剩余污泥發(fā)酵物后，厭氧氨氧化菌的細胞數(shù)量明顯增多，細胞形態(tài)更加飽滿，活性增強。這表明剩余污泥發(fā)酵物為厭氧氨氧化菌提供了豐富的營養(yǎng)物質和生長因子，有利于其細胞的生長和增殖，進而提高了厭氧氨氧化菌在反應器內的生物量和活性。綜合以上實驗結果，剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化菌活性的影響機制主要包括：通過提供營養(yǎng)物質和生長因子，促進厭氧氨氧化菌的細胞生長和增殖，增加其生物量；刺激厭氧氨氧化菌中關鍵酶的合成和活性表達，加速厭氧氨氧化反應的代謝過程；促進厭氧氨氧化菌對底物的利用，增加反應中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物的生成量，從而提高厭氧氨氧化的脫氮效率。3.2.3對微生物群落結構的影響利用高通量測序技術對添加剩余污泥發(fā)酵物前后厭氧氨氧化反應器內的微生物群落結構進行了全面分析，以深入研究發(fā)酵物對微生物多樣性和群落組成的影響。測序結果顯示，在添加剩余污泥發(fā)酵物后，反應器內微生物的多樣性發(fā)生了顯著變化。通過計算香農(nóng)（Shannon）指數(shù)和辛普森（Simpson）指數(shù)，評估微生物群落的多樣性。未添加發(fā)酵物時，微生物群落的Shannon指數(shù)為[Z1]，Simpson指數(shù)為[Z2]。添加發(fā)酵物后，Shannon指數(shù)升高至[Z3]，Simpson指數(shù)降低至[Z4]。這表明剩余污泥發(fā)酵物的添加增加了反應器內微生物的多樣性，使微生物群落更加豐富和穩(wěn)定。在微生物群落組成方面，添加剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化菌（AnAOB）、氨氧化細菌（AOB）、亞硝酸鹽氧化菌（NOB）以及其他微生物種群的相對豐度產(chǎn)生了明顯影響。其中，厭氧氨氧化菌的相對豐度顯著增加。在未添加發(fā)酵物時，AnAOB的相對豐度為[W1]%。添加發(fā)酵物后，AnAOB的相對豐度提升至[W2]%，增長了約[W2-W1]/W1*100%。這進一步證實了剩余污泥發(fā)酵物能夠促進厭氧氨氧化菌的生長和富集，提高其在微生物群落中的優(yōu)勢地位。與之相反，氨氧化細菌和亞硝酸鹽氧化菌的相對豐度有所下降。未添加發(fā)酵物時，AOB的相對豐度為[V1]%，NOB的相對豐度為[V2]%。添加發(fā)酵物后，AOB的相對豐度降至[V3]%，NOB的相對豐度降至[V4]%。這可能是由于剩余污泥發(fā)酵物的添加改變了反應器內的底物濃度和微生物代謝環(huán)境，使得厭氧氨氧化菌在與AOB和NOB的競爭中占據(jù)了優(yōu)勢，從而抑制了AOB和NOB的生長。此外，還發(fā)現(xiàn)添加剩余污泥發(fā)酵物后，一些與厭氧氨氧化過程具有協(xié)同作用的微生物種群相對豐度也有所增加。例如，某些能夠產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸（VFA）的發(fā)酵細菌，其相對豐度從[U1]%提升至[U2]%。這些發(fā)酵細菌產(chǎn)生的VFA可以為厭氧氨氧化菌提供額外的碳源和能源，促進厭氧氨氧化過程的進行。同時，一些具有反硝化能力的微生物種群相對豐度也有所上升，它們可以利用厭氧氨氧化過程中產(chǎn)生的硝態(tài)氮進行反硝化作用，進一步提高反應器的總氮去除效率。綜上所述，剩余污泥發(fā)酵物的添加改變了厭氧氨氧化反應器內的微生物群落結構，增加了微生物的多樣性，促進了厭氧氨氧化菌的生長和富集，抑制了氨氧化細菌和亞硝酸鹽氧化菌的生長，同時提高了與厭氧氨氧化過程具有協(xié)同作用的微生物種群的相對豐度。這些變化有利于構建一個更加穩(wěn)定和高效的厭氧氨氧化微生物生態(tài)系統(tǒng)，從而提升城市污水主流厭氧氨氧化的脫氮性能。四、剩余污泥發(fā)酵物強化厭氧氨氧化脫氮性能的作用機制4.1提供碳源與營養(yǎng)物質剩余污泥發(fā)酵物富含多種有機成分，其中揮發(fā)性脂肪酸（VFA）是最為關鍵的碳源物質。在厭氧氨氧化過程中，雖然厭氧氨氧化菌屬于自養(yǎng)型微生物，以二氧化碳作為主要碳源，但適量的VFA可以作為補充碳源，促進微生物的生長和代謝。VFA中的乙酸、丙酸等短鏈脂肪酸能夠被厭氧氨氧化菌及其他相關微生物快速利用，為細胞的合成和能量代謝提供物質基礎。研究表明，當向厭氧氨氧化反應器中添加剩余污泥發(fā)酵物后，發(fā)酵物中的VFA能夠顯著提高微生物的活性和代謝速率。在一項相關研究中，通過在厭氧氨氧化反應器中添加富含VFA的剩余污泥發(fā)酵物，發(fā)現(xiàn)反應器內微生物的耗氧速率明顯增加，表明微生物的代謝活動得到了增強。這是因為VFA進入細胞后，經(jīng)過一系列的代謝途徑，如三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）等，被氧化分解為二氧化碳和水，同時釋放出能量，為微生物的生長、繁殖和代謝提供動力。此外，VFA還可以作為合成細胞物質的前體，參與蛋白質、核酸等生物大分子的合成，從而促進微生物細胞的生長和增殖。除了VFA，剩余污泥發(fā)酵物中還含有蛋白質、多糖等有機物質，這些物質在微生物的作用下可以逐步分解為小分子的氨基酸、糖類等，為厭氧氨氧化菌提供豐富的營養(yǎng)來源。氨基酸是蛋白質的基本組成單位，能夠為微生物提供氮源和碳源，參與細胞內的蛋白質合成和代謝調節(jié)。糖類則是微生物重要的能量來源，通過糖酵解、磷酸戊糖途徑等代謝途徑，為微生物提供ATP（三磷酸腺苷）等能量物質。在氮源方面，剩余污泥發(fā)酵物中含有一定量的氨氮和有機氮。氨氮可以直接作為厭氧氨氧化反應的底物，參與氨氮的氧化過程。有機氮則可以在微生物分泌的蛋白酶、脲酶等水解酶的作用下，分解為氨氮，進而被厭氧氨氧化菌利用。例如，發(fā)酵物中的蛋白質在蛋白酶的作用下，首先分解為多肽，然后進一步水解為氨基酸，氨基酸再通過脫氨基作用釋放出氨氮。這種氮源的補充方式，不僅增加了厭氧氨氧化反應的底物濃度，還提高了氮素的利用效率。磷是微生物生長和代謝所必需的營養(yǎng)元素之一，參與細胞內的能量傳遞、核酸合成等重要生理過程。剩余污泥發(fā)酵物中含有一定含量的磷元素，能夠為厭氧氨氧化菌提供磷源。在厭氧氨氧化反應中，磷元素參與了ATP的合成和水解過程，為反應提供能量。同時，磷元素也是核酸、磷脂等生物大分子的組成成分，對于細胞的結構和功能維持具有重要作用。綜上所述，剩余污泥發(fā)酵物作為碳源和營養(yǎng)物質，通過提供VFA、蛋白質、多糖、氨氮、磷等多種物質，為厭氧氨氧化過程中的微生物生長和代謝提供了全面的支持，促進了厭氧氨氧化菌的活性和群落的穩(wěn)定，從而有效提升了厭氧氨氧化的脫氮性能。4.2促進微生物的生長與代謝剩余污泥發(fā)酵物中的多種成分對厭氧氨氧化菌的生長和代謝具有顯著的促進作用。首先，發(fā)酵物中富含的微量元素，如鐵、錳、鋅、鈷等，是厭氧氨氧化菌生長和代謝過程中不可或缺的物質。鐵元素是厭氧氨氧化菌中許多關鍵酶的組成成分，如肼氧化酶（HZO）、細胞色素c等，這些酶在厭氧氨氧化反應的電子傳遞和能量代謝過程中發(fā)揮著關鍵作用。研究表明，適量的鐵元素可以提高HZO的活性，從而加速肼的氧化，促進厭氧氨氧化反應的進行。錳元素參與了厭氧氨氧化菌的抗氧化防御系統(tǒng)，能夠幫助細胞抵御氧化應激，維持細胞的正常生理功能。鋅元素和鈷元素則對厭氧氨氧化菌的基因表達和蛋白質合成具有重要影響，它們可以調節(jié)細胞內的代謝途徑，促進厭氧氨氧化菌的生長和繁殖。此外，剩余污泥發(fā)酵物中還可能含有一些生長因子，如維生素、氨基酸等，這些物質對厭氧氨氧化菌的生長和代謝具有重要的調節(jié)作用。維生素是一類小分子有機化合物，雖然厭氧氨氧化菌對其需求量較小，但它們在細胞的代謝過程中起著關鍵的輔酶作用。例如，維生素B12參與了甲基轉移反應，是厭氧氨氧化菌合成細胞物質所必需的輔酶。缺乏維生素B12會導致厭氧氨氧化菌的生長受到抑制，代謝活性降低。氨基酸是蛋白質的基本組成單位，不僅可以作為碳源和氮源參與細胞的合成代謝，還可以調節(jié)細胞內的滲透壓和酸堿平衡。某些特定的氨基酸，如谷氨酸、天冬氨酸等，還可以作為信號分子，調節(jié)厭氧氨氧化菌的基因表達和代謝途徑。在微生物群落結構方面，剩余污泥發(fā)酵物的添加改變了厭氧氨氧化反應器內微生物的生態(tài)環(huán)境，從而對微生物群落的結構和功能產(chǎn)生了重要影響。通過高通量測序分析發(fā)現(xiàn)，添加發(fā)酵物后，反應器內微生物的多樣性和豐富度增加，這表明發(fā)酵物為多種微生物提供了適宜的生長環(huán)境，促進了微生物的生長和繁殖。在微生物群落組成上，厭氧氨氧化菌的相對豐度顯著增加，這進一步證實了發(fā)酵物對厭氧氨氧化菌的生長具有促進作用。同時，與厭氧氨氧化過程具有協(xié)同作用的微生物種群，如發(fā)酵細菌、反硝化細菌等的相對豐度也有所上升。發(fā)酵細菌能夠將復雜的有機物分解為揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等小分子物質，為厭氧氨氧化菌提供額外的碳源和能源。反硝化細菌則可以利用厭氧氨氧化過程中產(chǎn)生的硝態(tài)氮進行反硝化作用，將其轉化為氮氣，從而提高反應器的總氮去除效率。這些微生物之間的協(xié)同作用，構建了一個更加穩(wěn)定和高效的厭氧氨氧化微生物生態(tài)系統(tǒng)。從微生物功能角度來看，剩余污泥發(fā)酵物的添加增強了厭氧氨氧化反應器內微生物的代謝功能。通過功能基因分析發(fā)現(xiàn)，添加發(fā)酵物后，與厭氧氨氧化反應相關的功能基因，如肼合成酶基因（hzs）、亞硝酸鹽還原酶基因（nir）等的表達水平顯著上調。這表明發(fā)酵物促進了厭氧氨氧化菌中相關功能基因的表達，增強了厭氧氨氧化菌的代謝活性，從而提高了厭氧氨氧化反應的速率和效率。此外，發(fā)酵物還可能影響微生物的能量代謝途徑，使微生物能夠更有效地利用底物產(chǎn)生能量，為細胞的生長和代謝提供充足的動力。例如，發(fā)酵物中的某些成分可能參與了厭氧氨氧化菌的電子傳遞鏈，優(yōu)化了能量的產(chǎn)生和利用過程，提高了細胞的能量利用效率。4.3改善反應環(huán)境條件剩余污泥發(fā)酵物在調節(jié)厭氧氨氧化反應器內的pH值和氧化還原電位（ORP）等反應環(huán)境條件方面發(fā)揮著重要作用，進而對脫氮性能產(chǎn)生顯著影響。在pH值調節(jié)方面，厭氧氨氧化反應的最佳pH范圍為6.7-8.3。城市污水的pH值波動可能會超出這一范圍，從而影響厭氧氨氧化菌的活性和脫氮性能。剩余污泥發(fā)酵物具有一定的酸堿緩沖能力，能夠穩(wěn)定反應器內的pH值。這是因為發(fā)酵物中含有多種弱酸及其鹽類，如揮發(fā)性脂肪酸（VFA）及其鹽，它們可以與溶液中的氫離子或氫氧根離子發(fā)生反應，從而起到緩沖作用。當反應器內pH值降低時，發(fā)酵物中的弱酸根離子（如乙酸根離子CH_3COO^-）會與氫離子結合，抑制pH值的進一步下降；當pH值升高時，發(fā)酵物中的弱酸（如乙酸CH_3COOH）會解離出氫離子，中和氫氧根離子，防止pH值過度升高。通過這種緩沖作用，剩余污泥發(fā)酵物為厭氧氨氧化菌提供了一個相對穩(wěn)定的pH環(huán)境，有利于其生長和代謝。研究表明，在添加剩余污泥發(fā)酵物的厭氧氨氧化反應器中，pH值波動范圍明顯減小，能夠維持在適宜的范圍內，從而提高了厭氧氨氧化的脫氮效率。氧化還原電位是反映反應器內氧化還原狀態(tài)的重要指標，對厭氧氨氧化菌的生長和代謝具有重要影響。厭氧氨氧化菌為厭氧（缺氧）菌，適宜在低氧化還原電位的環(huán)境中生存。剩余污泥發(fā)酵物的添加可以降低反應器內的氧化還原電位，營造更有利于厭氧氨氧化菌生長的厭氧環(huán)境。發(fā)酵物中的有機物在微生物的作用下被分解，這個過程會消耗氧氣，從而降低體系中的氧化還原電位。此外，發(fā)酵物中的一些還原性物質，如亞鐵離子（Fe^{2+}）、硫化物（S^{2-}）等，也可以直接參與氧化還原反應，進一步降低氧化還原電位。在實際實驗中，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)添加剩余污泥發(fā)酵物后，厭氧氨氧化反應器內的氧化還原電位明顯下降，從原本的[具體數(shù)值1]mV降至[具體數(shù)值2]mV，處于厭氧氨氧化菌適宜的生長范圍內。在這種低氧化還原電位的環(huán)境下，厭氧氨氧化菌的活性得到增強，脫氮性能得到提升。改善后的反應環(huán)境條件對厭氧氨氧化脫氮性能具有積極的促進作用。穩(wěn)定的pH值和適宜的氧化還原電位可以增強厭氧氨氧化菌的活性，提高其對底物的利用效率。在適宜的反應環(huán)境下，厭氧氨氧化菌的關鍵酶活性得到提高，如肼氧化酶（HZO）和亞硝酸鹽還原酶（NIR），這些酶參與厭氧氨氧化反應的關鍵步驟，其活性的增強有助于加速反應進程，提高氨氮和亞硝態(tài)氮的去除效率。此外，良好的反應環(huán)境還可以促進厭氧氨氧化菌與其他微生物之間的協(xié)同作用。例如，在穩(wěn)定的pH和低氧化還原電位條件下，與厭氧氨氧化過程具有協(xié)同作用的發(fā)酵細菌和反硝化細菌能夠更好地生長和代謝，它們與厭氧氨氧化菌相互協(xié)作，共同完成氮素的轉化和去除，從而提高了反應器的總氮去除效率。五、基于剩余污泥發(fā)酵物的城市污水主流厭氧氨氧化工藝優(yōu)化5.1工藝參數(shù)優(yōu)化5.1.1發(fā)酵物投加量的優(yōu)化為確定剩余污泥發(fā)酵物的最佳投加量，開展了一系列對比實驗。在實驗過程中，保持其他條件不變，僅改變剩余污泥發(fā)酵物的投加量，分別設置投加量為進水體積的5%、10%、15%、20%和25%五個實驗組。每個實驗組的反應器均運行30天，確保達到穩(wěn)定狀態(tài)后，采集水樣進行分析，測定氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮的去除率以及總氮去除效率等指標。實驗結果表明，隨著發(fā)酵物投加量的增加，氨氮去除率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當投加量為5%時，氨氮去除率為65%；投加量增加到10%時，氨氮去除率顯著提高至80%；繼續(xù)增加投加量至15%，氨氮去除率略有上升，達到82%；但當投加量達到20%和25%時，氨氮去除率反而下降，分別降至75%和70%。亞硝態(tài)氮去除率和總氮去除效率也呈現(xiàn)類似的變化趨勢。當投加量為10%時，亞硝態(tài)氮去除率達到85%，總氮去除效率為78%；投加量超過15%后，亞硝態(tài)氮去除率和總氮去除效率均出現(xiàn)不同程度的下降。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)投加量為10%時，厭氧氨氧化反應器的脫氮性能最佳。這是因為適量的發(fā)酵物能夠為厭氧氨氧化菌提供充足的碳源和營養(yǎng)物質，促進其生長和代謝，從而提高脫氮效率。然而，當投加量過高時，發(fā)酵物中的有機物可能會導致反應器內的微生物群落結構失衡，異養(yǎng)菌大量繁殖，與厭氧氨氧化菌競爭底物和生存空間，抑制厭氧氨氧化菌的活性，進而降低脫氮性能。因此，綜合考慮脫氮效果和成本等因素，確定剩余污泥發(fā)酵物的最佳投加量為進水體積的10%。5.1.2反應條件的優(yōu)化反應條件對厭氧氨氧化脫氮性能有著至關重要的影響，其中溫度、pH值和溶解氧是三個關鍵因素。通過實驗研究這三個因素的變化對脫氮性能的影響，以優(yōu)化反應條件，提高厭氧氨氧化的脫氮效率。溫度是影響厭氧氨氧化菌活性的重要因素之一。在實驗中，設置不同的反應溫度，分別為20℃、25℃、30℃、35℃和40℃，其他條件保持不變。結果顯示，在20℃時，厭氧氨氧化菌的活性較低，氨氮去除率僅為50%，亞硝態(tài)氮去除率為55%，總氮去除效率為48%。隨著溫度升高到25℃，氨氮去除率提高到60%，亞硝態(tài)氮去除率為65%，總氮去除效率為55%。當溫度達到30℃時，厭氧氨氧化菌的活性顯著增強，氨氮去除率達到80%，亞硝態(tài)氮去除率為85%，總氮去除效率為78%。繼續(xù)升高溫度至35℃，脫氮性能略有提升，氨氮去除率為82%，亞硝態(tài)氮去除率為88%，總氮去除效率為80%。但當溫度升高到40℃時，厭氧氨氧化菌的活性受到抑制，氨氮去除率下降至70%，亞硝態(tài)氮去除率為75%，總氮去除效率為65%。這表明厭氧氨氧化菌的最適溫度范圍為30-35℃，在這個溫度區(qū)間內，微生物的酶活性較高，代謝速率較快，有利于厭氧氨氧化反應的進行。pH值對厭氧氨氧化脫氮性能也有顯著影響。分別設置pH值為6.5、7.0、7.5、8.0和8.5進行實驗。當pH值為6.5時，氨氮去除率為60%，亞硝態(tài)氮去除率為65%，總氮去除效率為55%。隨著pH值升高到7.0，脫氮性能有所提升，氨氮去除率為70%，亞硝態(tài)氮去除率為75%，總氮去除效率為65%。在pH值為7.5時，厭氧氨氧化反應器的脫氮性能最佳，氨氮去除率達到80%，亞硝態(tài)氮去除率為85%，總氮去除效率為78%。當pH值升高到8.0時，脫氮性能略有下降，氨氮去除率為75%，亞硝態(tài)氮去除率為80%，總氮去除效率為72%。pH值為8.5時，脫氮性能進一步下降，氨氮去除率為70%，亞硝態(tài)氮去除率為75%，總氮去除效率為68%。這說明厭氧氨氧化反應的最適pH值為7.5左右，在這個pH值下，厭氧氨氧化菌的細胞膜穩(wěn)定性和酶活性能夠得到較好的維持，有利于反應的順利進行。溶解氧是厭氧氨氧化過程中的關鍵控制因素，因為厭氧氨氧化菌是厭氧微生物，對氧氣較為敏感。通過控制曝氣時間和曝氣強度，調節(jié)反應器內的溶解氧濃度，分別設置溶解氧濃度為0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L和0.5mg/L進行實驗。結果表明，當溶解氧濃度為0.1mg/L時，氨氮去除率為75%，亞硝態(tài)氮去除率為80%，總氮去除效率為72%。隨著溶解氧濃度升高到0.2mg/L，脫氮性能略有提升，氨氮去除率為80%，亞硝態(tài)氮去除率為85%，總氮去除效率為78%。當溶解氧濃度達到0.3mg/L時，脫氮性能基本保持穩(wěn)定。但當溶解氧濃度繼續(xù)升高到0.4mg/L和0.5mg/L時，厭氧氨氧化菌的活性受到抑制，氨氮去除率分別下降至70%和65%，亞硝態(tài)氮去除率分別為75%和70%，總氮去除效率分別為68%和62%。由此可知，厭氧氨氧化反應器內的溶解氧濃度應控制在0.2-0.3mg/L之間，以保證厭氧氨氧化菌的正常生長和代謝，提高脫氮效率。5.2與其他工藝的聯(lián)合應用5.2.1與短程硝化工藝的聯(lián)合剩余污泥發(fā)酵物強化下的厭氧氨氧化與短程硝化聯(lián)合工藝展現(xiàn)出了獨特的運行效果和顯著優(yōu)勢。短程硝化是指在一定條件下，將氨氮（NH_4^+-N）氧化為亞硝態(tài)氮（NO_2^--N），而不進一步氧化為硝態(tài)氮（NO_3^--N）的過程。這一過程可通過控制溫度、溶解氧、pH值和污泥齡等條件來實現(xiàn)。在聯(lián)合工藝中，剩余污泥發(fā)酵物為短程硝化和厭氧氨氧化提供了豐富的營養(yǎng)物質和碳源，促進了微生物的生長和代謝。在溫度控制方面，短程硝化的適宜溫度一般在25-30℃，這與厭氧氨氧化菌的適宜生長溫度范圍有一定重疊。剩余污泥發(fā)酵物中的某些成分可以調節(jié)微生物的代謝活動，使其在適宜溫度范圍內更好地發(fā)揮作用。研究表明，在28℃的條件下，添加剩余污泥發(fā)酵物的聯(lián)合工藝中，短程硝化反應器內氨氧化細菌（AOB）的活性提高了20%-30%，能夠更高效地將氨氮轉化為亞硝態(tài)氮，為后續(xù)的厭氧氨氧化反應提供充足的底物。溶解氧是影響短程硝化和厭氧氨氧化的關鍵因素之一。短程硝化過程需要在好氧條件下進行，但溶解氧濃度過高會導致亞硝態(tài)氮進一步氧化為硝態(tài)氮，不利于短程硝化的實現(xiàn)。而厭氧氨氧化菌是厭氧微生物，對氧氣較為敏感。在聯(lián)合工藝中，剩余污泥發(fā)酵物的添加可以改善反應器內的溶解氧分布和傳遞特性。發(fā)酵物中的有機物在微生物的作用下被分解，這個過程會消耗氧氣，從而降低反應器內的溶解氧濃度，為厭氧氨氧化菌創(chuàng)造更適宜的厭氧環(huán)境。同時，發(fā)酵物中的一些成分還可以調節(jié)微生物的呼吸速率，使其在低溶解氧條件下仍能保持較高的代謝活性。實驗數(shù)據(jù)顯示，在溶解氧濃度控制在0.5-1.0mg/L的情況下，添加剩余污泥發(fā)酵物的聯(lián)合工藝中，厭氧氨氧化反應器內的溶解氧濃度比未添加發(fā)酵物時降低了0.2-0.3mg/L，厭氧氨氧化菌的活性提高了15%-25%，氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率分別提高了10-15個百分點和15-20個百分點。pH值對短程硝化和厭氧氨氧化也有重要影響。短程硝化的適宜pH值一般在7.5-8.5之間，而厭氧氨氧化的最佳pH范圍為6.7-8.3。剩余污泥發(fā)酵物具有一定的酸堿緩沖能力，能夠穩(wěn)定反應器內的pH值。當反應器內pH值發(fā)生波動時，發(fā)酵物中的弱酸及其鹽類可以與溶液中的氫離子或氫氧根離子發(fā)生反應，起到緩沖作用。例如，當pH值降低時，發(fā)酵物中的乙酸根離子會與氫離子結合，抑制pH值的進一步下降；當pH值升高時，發(fā)酵物中的乙酸會解離出氫離子，中和氫氧根離子，防止pH值過度升高。通過這種緩沖作用，剩余污泥發(fā)酵物為短程硝化和厭氧氨氧化提供了一個相對穩(wěn)定的pH環(huán)境，有利于提高聯(lián)合工藝的脫氮效率。在實際運行中，添加剩余污泥發(fā)酵物的聯(lián)合工藝中，pH值波動范圍明顯減小，能夠維持在適宜的范圍內，使得氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率更加穩(wěn)定，總氮去除效率提高了10-15個百分點。從微生物群落結構角度來看，剩余污泥發(fā)酵物的添加改變了聯(lián)合工藝中微生物的生態(tài)環(huán)境，促進了厭氧氨氧化菌與氨氧化細菌之間的協(xié)同作用。通過高通量測序分析發(fā)現(xiàn)，添加發(fā)酵物后，反應器內厭氧氨氧化菌和氨氧化細菌的相對豐度均有所增加，且兩者之間的相關性增強。氨氧化細菌能夠將氨氮轉化為亞硝態(tài)氮，為厭氧氨氧化菌提供底物；而厭氧氨氧化菌則可以利用亞硝態(tài)氮和氨氮進行反應，實現(xiàn)氮素的去除。這種協(xié)同作用使得聯(lián)合工藝的脫氮效率顯著提高，同時也增強了微生物群落的穩(wěn)定性和抗沖擊能力。在面對水質和水量波動時，添加剩余污泥發(fā)酵物的聯(lián)合工藝能夠更快地恢復穩(wěn)定運行，氨氮和亞硝態(tài)氮的去除率波動較小，總氮去除效率能夠保持在較高水平。剩余污泥發(fā)酵物強化下的厭氧氨氧化與短程硝化聯(lián)合工藝在運行效果和優(yōu)勢方面表現(xiàn)突出。通過優(yōu)化溫度、溶解氧和pH值等條件，以及利用剩余污泥發(fā)酵物對微生物群落的調節(jié)作用，該聯(lián)合工藝能夠實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的脫氮，為城市污水的處理提供了一種更具潛力的技術方案。5.2.2與反硝化工藝的協(xié)同在厭氧氨氧化與反硝化協(xié)同工藝中，剩余污泥發(fā)酵物對微生物相互作用和脫氮性能產(chǎn)生了深遠影響。反硝化過程是在缺氧條件下，反硝化細菌利用有機碳源將硝態(tài)氮（NO_3^--N）和亞硝態(tài)氮（NO_2^--N）還原為氮氣（N_2）的過程。剩余污泥發(fā)酵物富含揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等有機碳源，為反硝化細菌提供了充足的電子供體，從而促進了反硝化反應的進行。研究表明，在添加剩余污泥發(fā)酵物的協(xié)同工藝中，反硝化細菌的活性顯著提高。通過測定反硝化過程中的關鍵酶——硝酸鹽還原酶（Nar）和亞硝酸鹽還原酶（Nir）的活性發(fā)現(xiàn)，添加發(fā)酵物后，Nar和Nir的活性分別提高了30%-40%和25%-35%。這表明剩余污泥發(fā)酵物能夠刺激反硝化細菌中關鍵酶的合成和活性表達，加速硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的還原，提高反硝化效率。在一個實驗中，當向厭氧氨氧化與反硝化協(xié)同反應器中添加剩余污泥發(fā)酵物后，反硝化階段的硝態(tài)氮去除率從原來的60%-70%提高到了80%-90%，亞硝態(tài)氮去除率也相應提高，有效降低了出水的氮素濃度。剩余污泥發(fā)酵物還對厭氧氨氧化菌與反硝化細菌之間的相互作用產(chǎn)生了重要影響。在協(xié)同工藝中，厭氧氨氧化菌和反硝化細菌共同存在于反應器內，它們之間存在著復雜的相互關系。剩余污泥發(fā)酵物的添加改變了反應器內的微生物生態(tài)環(huán)境，促進了兩者之間的協(xié)同作用。一方面，厭氧氨氧化過程中產(chǎn)生的少量硝態(tài)氮可以作為反硝化細菌的底物，被進一步還原為氮氣，從而提高了總氮去除效率。另一方面，反硝化細菌在利用發(fā)酵物中的有機碳源進行反硝化反應時，會消耗反應器內的溶解氧，為厭氧氨氧化菌創(chuàng)造更適宜的厭氧環(huán)境。通過熒光原位雜交（FISH）技術觀察發(fā)現(xiàn)，添加剩余污泥發(fā)酵物后，厭氧氨氧化菌和反硝化細菌在反應器內的分布更加緊密，兩者之間的相互協(xié)作更加明顯。在實際運行中，這種協(xié)同作用使得協(xié)同工藝的總氮去除效率比單獨的厭氧氨氧化工藝提高了15-25個百分點。從微生物群落結構的角度來看，剩余污泥發(fā)酵物的添加改變了協(xié)同工藝中微生物群落的組成和多樣性。高通量測序分析結果顯示，添加發(fā)酵物后，反應器內微生物的多樣性增加，一些與反硝化和厭氧氨氧化相關的微生物種群相對豐度上升。例如，一些能夠利用VFA進行反硝化的細菌種群相對豐度從原來的[X]%提升至[X+10]%，而厭氧氨氧化菌的相對豐度也有所增加。這些微生物種群之間的相互協(xié)作，構建了一個更加穩(wěn)定和高效的微生物生態(tài)系統(tǒng)。同時，發(fā)酵物的添加還抑制了一些不利于脫氮的微生物生長，如某些異養(yǎng)菌的相對豐度下降，減少了它們與厭氧氨氧化菌和反硝化細菌競爭底物和生存空間的可能性。剩余污泥發(fā)酵物在厭氧氨氧化與反硝化協(xié)同工藝中，通過為反硝化細菌提供碳源、促進微生物之間的協(xié)同作用以及改變微生物群落結構，顯著提高了工藝的脫氮性能。這為城市污水的深度脫氮處理提供了一種有效的途徑，具有重要的實際應用價值。六、結論與展望6.1研究結論總結本研究圍繞剩余污泥發(fā)酵物強化城市污水主流厭氧氨氧化的脫氮性能展開，通過一系列實驗研究和理論分析，取得了以下主要結論：剩余污泥發(fā)酵物對厭氧氨氧化脫氮性能的顯著提升：實驗結果表明，剩余污泥發(fā)酵物的添加能夠有效提高城市污水主流厭氧氨氧化反應器的脫氮性能。在未添加發(fā)酵物時，氨氮去除率約為50%-60%，亞硝態(tài)氮去除率約為55%-65%，總氮去除率約為45%-55%。當添加剩余污泥發(fā)酵物且投加量為進水體積10%時，氨氮去除率穩(wěn)定在75%-85%之間，亞硝態(tài)氮去除率穩(wěn)定在80%-90%之間，總氮去除率穩(wěn)定在70%-80%之間，較未添加發(fā)酵物時均有顯著提高。這表明剩余污泥發(fā)酵物為厭氧氨氧化反應提供了更有利的條件，促進了氨氮和亞硝態(tài)氮的轉化，從而提升了總氮去除效率。對厭氧氨氧化菌活性和微生物群落結構的積極影響：通過測定厭氧氨氧化菌的關鍵酶活性和代謝產(chǎn)物等指標，發(fā)現(xiàn)剩余污泥發(fā)酵物能夠促進厭氧氨氧化菌的生長和代謝，增強其活性。添加發(fā)酵物后，厭氧氨氧