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生物脱氮技术具有成本低、效率高等优点,在污水处理系统中得到了广泛应用。游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)是影响微生物脱氮的关键因素。不同研究对于FA和FNA对硝化反应产生抑制的浓度阈值范围的报道差异很大,未能得出一个适合硝化反应稳定运行的FA、FNA浓度范围。本研究通过单因素试验探究了FA短期胁迫、FA长期胁迫和FNA短期胁迫下(两种投加方式),硝化菌群脱氮性能、代谢活性的响应情况。根据FA和FNA两种胁迫对硝化菌群的抑制情况,考察了氨氮浓度、亚硝态氮浓度、pH、温度对FA、FNA抑制作用的影响大小,对脱氮性能、ATP含量、初始FA、FNA浓度进行了相关性分析。主要研究结果如下:FA短期胁迫试验表明:SATP与SAOR、SNaAR、初始FA浓度的皮尔森相关系数r大于0.8。Haldane抑制动力学模型适合描述FA对硝化细菌活性的抑制影响,氨氮浓度和pH对氨氧化菌的抑制常数分别为41.869、61.833 mg/L,对亚硝酸盐氧化菌的抑制常数分别为5.511、21.670 mg/L,其相关系数R~2均大于0.92。结果表明,氨氮浓度、pH、温度对FA抑制作用的影响大小为氨氮浓度>pH>温度。FA长期胁迫试验表明:七个系统的进水FA浓度在7 d后开始稳定。当氨氮浓度为单因素变量时,稳定阶段亚硝态氮积累率大于90%,NIAR(硝态氮积累速率)始终保持在较低水平。当pH为单因素变量,平均进水FA浓度为3.94 mg/L时,稳定阶段系统亚硝态氮积累现象并不明显;当平均进水FA浓度为21.67、65.94 mg/L时,稳定阶段NIAR低于1 mg/L/h,亚硝态氮积累率大于95%。ATP的变化情况可分为三个阶段,持续下降(1-6 d),逐渐上升(6-16 d),趋于稳定(17-24 d)。群落结构分析结果表明,24d后,微生物的丰富度和多样性均降低,AOB相对数量增加,NOB相对数量减少。FNA短期胁迫试验表明:AOB饥饿细胞在FNA胁迫下比正常细胞具有更高的耐受力。较短的暴露时间导致亚硝态氮积累不明显。同时添加氨氮和亚硝态氮时,亚硝态氮浓度、pH、温度对FNA抑制作用的影响大小为pH>亚硝态氮浓度>温度,SATP与SAOR、SNaAR、初始FNA浓度的相关程度更高。先添加亚硝态氮后投加氨氮时,亚硝态氮浓度、pH、温度对FNA抑制作用的影响大小为亚硝态氮浓度>pH>温度。本文可为实际污水生物脱氮处理过程中的FA和FNA浓度阈值不明、硝化细菌对FA和FNA抑制作用响应情况差异较大、设计稳定的活性污泥工艺、维持活性污泥工艺的稳定提供理论指导。