【目的】探究不同进水碳氮比值(carbon to nitrogen ratio,C/N)对新型单级强化自养脱氮系统脱氮性能的影响,探究该系统所能耐受的最佳进水C/N值,解决该系统在实际工程应用中的技术瓶颈问题,推动洞庭湖水质污染问题的解决。【方法】以自主创新的气升式内循环新型单级强化自养脱氮系统为试验装置,采用长期连续试验结合异位活性批次试验的方法,通过调节、控制反应器曝气量、温度、氢离子浓度指数(potential of hydrogen,pH)、进水氨氮和有机物含量等重要工艺参数,定期采集系统的污泥样品,测定污泥含量,运用高通量测序技术,研究不同进水C/N值对系统的长期连续运行性能及微生物群落演替的影响。【结果】(1)通过为期364d的长期连续运行监测发现:当进水C/N值从0.0增加到2.0且系统运行稳定时,总氮去除效率维持在80%以上;当进水C/N值达到2.0时,系统的脱氮性能最高;当进水C/N值超过2.0时,系统的脱氮性能下降,且达到稳定运行状态所需的时间更长。(2)在该系统稳定运行时,其有机物去除率也能维持在较高水平。(3)系统的厌氧氨氧化菌的优势菌属为Candidatus Brocadia,氨氧化菌的优势菌属为Nitrosomonas,反硝化菌的优势菌属为Denitratisoma;随着系统进水C/N值的增大,Candidatus Brocadia和Nitrosomonas的相对丰度一直呈下降趋势。【结论】综合运行性能与经济成本,认为气升式内循环新型单级自养脱氮系统的最佳进水C/N值为1.0。此时,虽然氨氧化菌与厌氧氨氧化菌的相对丰度不是最大的,活性不是最强的,但是工艺内各功能菌群的协同作用使得脱氮性能维持在较高水平。当C/N值超过最优值后,脱氮性能有所降低。
