硫化物自養(yǎng)反硝化運(yùn)行效能分析及響應(yīng)曲面優(yōu)化

尹思婕，李再興，高 瑋，劉曉帥，張妙雨，劉艷芳

（1.河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.北京石油化工學(xué)院環(huán)境工程系，北京 102617；3.河北科技大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北石家莊 050018；4.河北圣雪大成制藥有限責(zé)任公司，河北石家莊 051430）

在垃圾填埋、制藥和采礦行業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量含有硫化物（S2-）和氮元素的廢水〔1〕，在偏酸性環(huán)境下輸送時(shí)會(huì)造成管道腐蝕增加維護(hù)成本，此外，利用厭氧工藝處理此類廢水時(shí)，S2-會(huì)通過擴(kuò)散進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)部，使細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性〔2-3〕、細(xì)胞色素失活〔4〕，引起顆粒污泥破碎，出水水質(zhì)變差。同時(shí)水中過量的氮元素是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一，水體富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)使藻類大量繁殖引起水中溶解氧降低，從而危害水中動(dòng)植物的生存〔5〕。

近年來，以S2-為電子供體的自養(yǎng)反硝化工藝因能同時(shí)去除水中硝酸鹽（NO3-）和S2-〔6〕而受到廣泛關(guān)注。硫化物自養(yǎng)反硝化是自養(yǎng)微生物在缺氧或厭氧條件下，以S2-為電子供體，NO3-為電子受體，將其還原為N2的過程〔7〕。反應(yīng)過程中以無機(jī)碳（CO2、CO32-和HCO3-）為碳源，與傳統(tǒng)活性污泥法相比，可減少約70%的污泥產(chǎn)量、30%的能耗和30%的溫室氣體排放量，實(shí)現(xiàn)高效低成本脫氮，并且最終產(chǎn)物為硫酸鹽（SO42-）/單質(zhì)硫（S0）和N2〔8〕，對(duì)環(huán)境無害。

水中NO3-與S2-物質(zhì)的量比值（記作nN/nS）對(duì)硫化物自養(yǎng)反硝化工藝的脫氮效率至關(guān)重要。目前相關(guān)研究多集中于通過控制進(jìn)水nN/nS，使硫化物自養(yǎng)反硝化過程控制在短程反硝化階段，為厭氧氨氧化工藝提供盡可能多的亞硝氮（NO2-）。研究表明，在nN/nS為1.25 時(shí)，NO2-的積累率可達(dá)到55.3%〔9〕，而當(dāng)進(jìn)水nN/nS為0.8～0.9 時(shí)，NO3-和S2-可被完全去除〔10〕。目前有關(guān)硫化物自養(yǎng)反硝化最佳溫度、pH 的報(bào)道較少，缺乏系統(tǒng)化的研究，為更好了解硫化物自養(yǎng)反硝化制約因素，設(shè)計(jì)考察硫化物自養(yǎng)反硝化最佳進(jìn)水nN/nS、溫度和pH。

本研究采用硫化物自養(yǎng)反硝化脫除水體中的總氮（TN）和S2-，通過單因素實(shí)驗(yàn)，確定硫化物自養(yǎng)反硝化影響因素的取值范圍；采用響應(yīng)面法（RSM）設(shè)計(jì)批次實(shí)驗(yàn)，對(duì)硫化物自養(yǎng)反硝化工藝的TN 去除性能進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化；在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建升流式硫化物自養(yǎng)反硝化脫氮?jiǎng)討B(tài)流系統(tǒng)，通過對(duì)出水TN、NO3--N、NO2--N、SO42-及S2-的測(cè)定，考察硫化物自養(yǎng)反硝化的脫氮效能；并通過高通量測(cè)序?qū)ξ⑸锶郝溥M(jìn)行鑒定，以更好地探究微生物群落的變化，為實(shí)際工程應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)中所用污泥取自實(shí)驗(yàn)室課題組前期馴化的高效自養(yǎng)反硝化菌泥，MLSS 為30 g/L，MLVSS 為10.2 g/L，對(duì)污泥16S rRNA V3～V4 擴(kuò)增區(qū)域的微生物進(jìn)行分類測(cè)序分析，其微生物群落豐度如圖1 所示，優(yōu)勢(shì)菌屬為Thiobacillus（硫桿菌屬）。

圖1 污泥在屬分類水平上的微生物群落分布Fig.1 Microbial community distribution of sludge at genus classification level

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.2.1 靜態(tài)批次實(shí)驗(yàn)

靜態(tài)實(shí)驗(yàn)過程由兩個(gè)階段組成。第一階段為單因素實(shí)驗(yàn)，考察不同pH、溫度及nN/nS對(duì)TN 去除率的影響，通過單因素實(shí)驗(yàn)，初步確定工藝參數(shù)范圍；第二階段是在第一階段的基礎(chǔ)上，采用Design-Expert軟件設(shè)計(jì)響應(yīng)曲面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，根據(jù)Box-Behnken Design（BBD）模型設(shè)計(jì)三因素三水平實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化工藝條件。

以500 mL 厭氧瓶為反應(yīng)器，每個(gè)瓶?jī)?nèi)加10 mL馴化污泥，400 mL 模擬廢水，模擬廢水由一定量的KNO3（NO3--N 為50 mg/L）、Na2S·9H2O、KH2PO4和NaHCO3組成。采用N2鼓吹10 min 以營(yíng)造微生物適宜生長(zhǎng)的缺氧環(huán)境，用丁基橡膠塞封住瓶口保持缺氧環(huán)境。pH 通過1.5 mmol/L 的NaOH 或者1.5 mmol/L的H3PO4控制。實(shí)驗(yàn)是在水浴鍋內(nèi)進(jìn)行，水浴鍋轉(zhuǎn)速為120 r/min，每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置兩個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)48 h 后取10 mL 水樣過0.45 μm 濾膜測(cè)定TN。

1.2.2 動(dòng)態(tài)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

構(gòu)建升流式固定床硫化物自養(yǎng)反硝化動(dòng)態(tài)反應(yīng)系統(tǒng)，見圖2。

圖2 反應(yīng)器裝置示意Fig.2 Device diagram of the reactor

如圖2 所示，反應(yīng)柱高30 cm，內(nèi)徑9 cm，壁厚0.5 cm，材質(zhì)為有機(jī)玻璃。反應(yīng)柱內(nèi)填料為輕質(zhì)陶粒，表觀呈球形，粒徑為5～6 mm，填料填充高度為20 cm。為均勻布水，在反應(yīng)器底部裝填3 cm 厚的鵝卵石。為提高反應(yīng)器脫氮穩(wěn)定性，接種污泥為1.1 章節(jié)實(shí)驗(yàn)材料中的馴化污泥。實(shí)驗(yàn)進(jìn)水為模擬廢水，其組分為0.216 6 g/L KNO3、0.686 3 g/L Na2S·9H2O、0.216 6 g/L KH2PO4、0.259 9 g/L NaHCO3。水力停留時(shí)間（HRT）為5 h，pH、溫度、nN/nS控制在響應(yīng)曲面優(yōu)化得到的最佳工藝條件，對(duì)硫化物自養(yǎng)反硝化動(dòng)態(tài)流的脫氮效果進(jìn)行探究。

1.3 分析方法

1.3.1 水質(zhì)指標(biāo)分析

按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第4 版）》對(duì)進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行分析。NO3--N 采用紫外分光光度法，NO2--N 采用N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法，TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，pH 測(cè)定采用玻璃電極法（pHS-2F），SO42-采用鉻酸鋇分光光度法，S2-采用對(duì)氨基二甲基苯胺光度法（亞甲藍(lán)法）。

1.3.2 微生物樣品分析

為進(jìn)一步了解S2-為電子供體的自養(yǎng)反硝化脫氮效能，對(duì)比分析動(dòng)態(tài)硫化物自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)反應(yīng)前后微生物群落結(jié)構(gòu)。分別取反應(yīng)器運(yùn)行前的污泥（標(biāo)記樣品編號(hào)為X），反應(yīng)器上部、中部、下部（標(biāo)記樣品編號(hào)為X1、X2、X3）污泥樣品，對(duì)其進(jìn)行16S rRNA 高通量測(cè)序，擴(kuò)增引物為338F（5’-ACTCCTACGGGAGGC AGCAG-3’）、806R（5’-GGACTACHVGGGTWTCTAA T-3’）。該測(cè)試委托上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 初始pH 對(duì)TN 去除效果的影響

在溫度為30 ℃、nN/nS為0.4 的條件下，探究初始pH 對(duì)TN 去除效果的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 初始pH 對(duì)TN 去除效果的影響Fig.3 Effect of initial pH on TN removal efficiency

由圖3 可知，在初始pH 6.5～9.0 內(nèi)，隨著初始pH 的增大，TN 去除率呈先升高后降低的趨勢(shì)，原因是作為生物驅(qū)動(dòng)的反應(yīng)進(jìn)程，pH 的改變會(huì)引起菌體酶蛋白的帶電狀態(tài)發(fā)生變化〔11〕，從而影響對(duì)TN 的去除效果。當(dāng)pH 為7.0 時(shí)，TN 的去除率達(dá)到峰值，為84.62%。牛建敏等〔12〕分離得到的脫氮硫桿菌T.denitrificans最佳反硝化pH 為7.04，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果近似。當(dāng)pH 升高至9.0 時(shí)，TN 去除率僅為39.29%，較最佳pH 為7.0 時(shí)下降了45.33%，這是由于高pH會(huì)抑制亞硝酸鹽還原酶的活性〔13〕，影響反硝化進(jìn)程。

2.1.2 溫度對(duì)TN 去除效果的影響

在pH 為7.0、nN/nS為0.4 的條件下，探究溫度對(duì)TN 去除效果的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 溫度對(duì)TN 去除效果的影響Fig.4 Effect of temperature on TN removal efficiency

由圖4 可知，硫化物自養(yǎng)反硝化最佳反應(yīng)溫度為30 ℃，TN 去除率可達(dá)到83.84%，這是由于硫自養(yǎng)反硝化菌大多屬于嗜中溫菌〔14〕，溫度過高或過低都會(huì)使硫化物自養(yǎng)反硝化速率降低，Yaxian XU 等〔15〕研究表明在進(jìn)水NO3--N 為50 mg/L，溫度為30 ℃時(shí)完全反硝化所需時(shí)間最短，僅需2.5 d，這與本實(shí)驗(yàn)得出的最佳溫度一致。在溫度為20 ℃時(shí)，TN 去除率為53.46%，而當(dāng)溫度升高至40 ℃時(shí)，TN 去除率為71.33%，與30 ℃相比都有所降低，低溫環(huán)境會(huì)抑制硝酸鹽還原酶，高溫則會(huì)對(duì)亞硝酸鹽還原酶造成影響〔16〕。在其他溫度下想要達(dá)到相同的脫氮效果需延長(zhǎng)HRT。

2.1.3nN/nS對(duì)TN 去除效果的影響

在pH 為7.0、溫度為30 ℃的條件下，探究nN/nS對(duì)TN 去除效果的影響，結(jié)果見圖5。

圖5 nN/nS對(duì)TN 去除效果的影響Fig.5 Effect of nN/nS on TN removal efficiency

由圖5 可知，當(dāng)nN/nS為0.7 時(shí)，對(duì)TN 去除率最高，為91.78%；當(dāng)nN/nS大于0.7 時(shí)，即S2-相對(duì)減少時(shí)，TN 去除率呈下降趨勢(shì)；在nN/nS為1.6 時(shí)，TN 去除率僅為48.33%，主要原因是S2-不足會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)NO2-積累過高。Yujie QIN 等〔17〕控制硫化物自養(yǎng)反硝化過程進(jìn)水nN/nS大于0.96，提高系統(tǒng)NO2-積累量，為后續(xù)厭氧氨氧化工藝提供電子受體。而當(dāng)nN/nS為0.4 時(shí)，TN 去除率為80.94%，即進(jìn)水S2-濃度的增加時(shí)并未帶來TN 去除率的提升，這可能由于過高的S2-濃度會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害作用，Hui LU 等〔18〕研究結(jié)果表明當(dāng)S2-質(zhì)量濃度大于200 mg/L 時(shí)，會(huì)抑制硝酸鹽還原酶，硝酸鹽還原階段成為硫自養(yǎng)反硝化脫氮過程中的主要限制步驟。

2.2 響應(yīng)曲面法優(yōu)化

2.2.1 模型建立及方差分析

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以pH、溫度和nN/nS為自變量，分別用A、B、C表示，進(jìn)行工藝參數(shù)響應(yīng)曲面法優(yōu)化。以BBD 為模型設(shè)計(jì)的響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見表1。

表1 響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 1 Experimental design and results of RSM

通過Design-Expert 軟件對(duì)表1 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到TN 去除率的多元二次回歸方程模型為：TN 去除率=92.83+1.57A+9.00B+9.47C+2.74AB+5.06AC-0.24BC-20.27A2-11.64B2-19.97C2。對(duì)該模型方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表2。

由表2 可知，模型的F為36.83，且P＜0.000 1， 說明該回歸模型差異極顯著；模型的信噪比為16.398，大于5，表明模型的真實(shí)度高；模型的失擬項(xiàng)P為0.124 4，大于0.05，不顯著，說明該模型的擬合度好，接近真實(shí)情況；模型的決定系數(shù)（R2）=0.979 3，校正系數(shù)（Radj2）＝0.952 7，表明該模型可以解釋95.27%的響應(yīng)量變化，實(shí)驗(yàn)誤差??；模型的變異系數(shù)（CV）越小，模型的可信度越高，該模型的CV 為6.18%，小于10%，說明本實(shí)驗(yàn)得到的模型可信度高。由自變量的F可得出，不同因素對(duì)TN 去除率影響次序?yàn)椋簄N/nS（C）＞溫度（B）＞初始pH（A）。

2.2.2 響應(yīng)曲面分析

為更清楚地分析初始pH、溫度、nN/nS兩兩交互作用對(duì)TN 去除率的影響，通過Design-Expert 軟件繪制三維響應(yīng)曲面及等高線，如圖6 所示。

圖6 （a）可知，當(dāng)nN/nS一定時(shí)，TN 去除率隨著溫度和pH 的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，響應(yīng)曲面坡度比較平緩，同時(shí)結(jié)合表2 的結(jié)果，交互項(xiàng)AB的P為0.235 9，大于0.05，表明AB之間的相互作用不顯著；由圖6（b）可看出，等高線形狀接近圓形，也表明AB相互作用不顯著。

由圖6（c）可知，當(dāng)溫度一定時(shí)，TN 去除率隨著pH 和nN/nS的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，響應(yīng)曲面坡度比較陡峭，同時(shí)結(jié)合表2 的結(jié)果，交互項(xiàng)AC的P為0.048 0，小于0.05，表明AC之間的相互作用顯著；從圖6（d）可看出，等高線形狀接近橢圓形，也表明AC相互作用顯著。

由圖6（e）可知，當(dāng)pH 一定時(shí)，TN 去除率隨著溫度和nN/nS的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，響應(yīng)曲面坡度比較平緩，同時(shí)結(jié)合表2 的結(jié)果，交互項(xiàng)BC的P為0.912 9，大于0.05，表明BC之間的相互作用不顯著；從圖6（f）可看出，等高線形狀接近圓形，也表明BC相互作用不顯著。

2.2.3 最優(yōu)反應(yīng)條件的驗(yàn)證

利用Design-Expert 軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行預(yù)測(cè)，得出的最優(yōu)反應(yīng)條件：pH=7.05、溫度31.98 ℃、nN/nS=0.75，TN 去除率為95.85%。為了考察模型的準(zhǔn)確性，在模型預(yù)測(cè)的最優(yōu)條件下進(jìn)行了3 次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得TN 去除率的平均值為95.53%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)值相差0.32%，與模擬預(yù)測(cè)結(jié)果基本相同，這說明響應(yīng)曲面法模擬得到的最優(yōu)反應(yīng)條件準(zhǔn)確可靠。故確定硫化物自養(yǎng)反硝化系統(tǒng)最佳運(yùn)行條件為pH=7.05、溫度31.98 ℃、nN/nS=0.75。

2.3 硫化物自養(yǎng)反硝化動(dòng)態(tài)流系統(tǒng)脫氮性能研究

在最佳條件下，設(shè)置HRT 為5 h，進(jìn)行硫化物自養(yǎng)反硝化動(dòng)態(tài)流實(shí)驗(yàn)，考察系統(tǒng)運(yùn)行期間NO3--N、NO2--N、TN、pH、S2-、SO42-變化情況。

2.3.1 氮元素的變化

硫化物自養(yǎng)反硝化動(dòng)態(tài)流運(yùn)行期間，NO3--N、NO2--N 及TN 隨時(shí)間變化如圖7 所示。

圖7 系統(tǒng)運(yùn)行期間氮元素變化情況Fig.7 Nitrogen changes during the system operation

由圖7（a）可知，運(yùn)行全程中NO3--N 去除率在81.54%～97.60%之間波動(dòng)，運(yùn)行前7 d 出水NO2--N一直維持在較高水平，最高積累量為3.17 mg/L，之后出水NO2--N 迅速降低并基本穩(wěn)定，可能因?yàn)榍捌谖⑸飳?duì)動(dòng)態(tài)流實(shí)驗(yàn)運(yùn)行需要一定的適應(yīng)期。馬瀟然等〔19〕通過搭建SBR 反應(yīng)器進(jìn)行硫自養(yǎng)反硝化，反應(yīng)前期也有類似現(xiàn)象，NO2--N 積累較高。運(yùn)行過程中，NH4+-N 一直低于檢出限，表明并未發(fā)生NO3-異化還原為銨的反應(yīng)〔20〕，反硝化的最終主要產(chǎn)物為N2。運(yùn)行后10 d 系統(tǒng)可穩(wěn)定運(yùn)行，由圖7（b）可知，后10 d 系統(tǒng)TN 去除率基本保持不變，維持在92.79%～94.31%。

2.3.2 pH 的變化

硫化物自養(yǎng)反硝化動(dòng)態(tài)流運(yùn)行期間，pH 隨時(shí)間變化見圖8。

圖8 系統(tǒng)運(yùn)行期間pH 變化情況Fig.8 pH changes during the system operation

如圖8 所示，在運(yùn)行過程中，與S0自養(yǎng)反硝化過程產(chǎn)生H+不同〔21〕，反應(yīng)器出水pH 較進(jìn)水有所升高，最大增加量為1.2，這可能與硫化物自養(yǎng)反硝化過程產(chǎn)生堿度有關(guān)。Yue SUN 等〔22〕在研究進(jìn)水S2-濃度對(duì)硫化物自養(yǎng)反硝化過程的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，堿度隨進(jìn)水S2-底物濃度增加而增加，引起出水pH 升高。

2.3.3 SO42-的變化

反應(yīng)過程中進(jìn)水S2-和出水SO42-的質(zhì)量濃度變化如圖9 所示。

圖9 系統(tǒng)運(yùn)行期間S2-、SO42-變化情況Fig.9 S2-、SO42- changes during the system operation

由圖9 可知，出水SO42-質(zhì)量濃度呈波動(dòng)升高的趨勢(shì)，運(yùn)行前10 d 出水的SO42-平均質(zhì)量濃度為184.46 mg/L，后10 d 出水的SO42-平均質(zhì)量濃度升高至200.17 mg/L。出水S2-質(zhì)量濃度低于檢出限，整個(gè)反應(yīng)期間難以達(dá)到進(jìn)出水硫平衡，可能是由于S0和其他中間硫化合物的形成。在運(yùn)行過程中觀察到反應(yīng)器內(nèi)壁黏附著被小氣泡包圍的乳白色物質(zhì)，推測(cè)為S0的形成和積累。一般來說S2-的生物氧化可分為2 個(gè)步驟〔23〕：1）S2-→S0；2）S0→SO42-。第2 步的速率相對(duì)較低。高S2-濃度（nN/nS＜1.6）會(huì)導(dǎo)致部分電子供體的氧化，加速形成硫的中間產(chǎn)物〔24〕，過量的S2-促進(jìn)了其向S0的轉(zhuǎn)化。

2.4 微生物群落結(jié)構(gòu)分析

2.4.1 SEM 分析

為清楚觀察填料表面的污泥掛膜生長(zhǎng)情況，取反應(yīng)器內(nèi)中部位置填料進(jìn)行電鏡掃描，圖10（a）為填料表面放大5 000 倍的SEM，圖10（b）為填料表面放大20 000 倍的SEM。

圖10 填料表層的SEMFig.10 SEM of packing surface

從圖10 可以看出，填料表面附著大量的桿狀細(xì)菌，其表面光滑，邊緣清晰，大小約為（0.2～0.4） μm×（0.6～2） μm，這與趙晴等〔25〕所述硫化物自養(yǎng)反硝化優(yōu)勢(shì)功能菌的形態(tài)具有一致性。輕質(zhì)陶粒粗糙多孔，不僅可加快固-液相傳質(zhì)速率，還有利于產(chǎn)生的N2從孔隙排出，可見輕質(zhì)陶粒填料為硫化物自養(yǎng)反硝化菌生長(zhǎng)提供附著點(diǎn)是可行的。

2.4.2 微生物菌群特征

分別取反應(yīng)器上部、中部、下部污泥樣品X1、X2、X3，對(duì)其進(jìn)行16S rRNA 高通量測(cè)序，其微生物群落分析見圖11。

由圖11（a）可知，在門水平上，X1、X2、X3 樣品中主要優(yōu)勢(shì)菌門基本一致，均為Proteobacteria，其相對(duì)豐度占比分別為53.03%、54.20%、56.46%，Proteobacteria 是細(xì)菌中最大的一個(gè)菌門，包含各類的硫化物氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌。

由圖11（b）可知，在屬水平上，Thiobacillus是反應(yīng)系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)菌屬。該菌是一種典型的硫氧化-硝酸鹽還原菌屬〔26〕，在反應(yīng)器下部相對(duì)豐度占比最高，為49.99%，中部和上部相差不大，相對(duì)豐度占比分別為46.31%和46.39%，隨高度增加其相對(duì)豐度略有降低，這可能是由于硝酸鹽、硫化物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在反應(yīng)的進(jìn)程中不斷減少，而高濃度的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)Thiobacillus的生長(zhǎng)繁殖有促進(jìn)作用。另外，有研究表明，Sulfurovum菌屬下的部分菌種也可將S2-作為電子供體，使NO3-還原為N2，在硫化物自養(yǎng)反硝化過程中起著重要作用〔27〕，其相對(duì)豐度占比與HRT 長(zhǎng)短有一定聯(lián)系〔28〕，在本反應(yīng)器上中下部的相對(duì)豐度占比分別5.43%、4.88%和5.77%。

3 結(jié)論

1）通過批次實(shí)驗(yàn)、采用響應(yīng)曲面法，得到硫化物自養(yǎng)反硝化工藝最佳運(yùn)行參數(shù)為初始pH=7.05、溫度31.98 ℃、nN/nS=0.75，對(duì)脫氮效率的影響由大到小為：nN/nS＞溫度＞初始pH，其中初始pH 和nN/nS之間的相互作用顯著。

2）在最佳參數(shù)下進(jìn)行硫化物自養(yǎng)反硝化工藝脫氮效能研究，當(dāng)進(jìn)水TN 為30 mg/L，HRT 為5 h 時(shí)，10 d 后運(yùn)行穩(wěn)定，TN 去除率最高為94.31%，可實(shí)現(xiàn)深度脫氮。

3）反應(yīng)器上中下部污泥優(yōu)勢(shì)菌屬均為典型的硫自養(yǎng)反硝化功能菌Thiobacillus，相對(duì)豐度占比分別為46.39%、46.31%和49.99%。