1 课题来源与背景自从Third K.A.和Sliekers A.O.等研发出单级自养脱氮工艺以来,该技术以其流程简单、能耗量少、无需外加有机碳源等特点,在废水生物脱氮技术领域中受到广泛关注。本项目组认为,有机碳源对于单级自养脱氮的运行性能影响也是值得研究的一个方面。这是因为：1、由于单级自养脱氮过程中不需要有机碳源,因此常规观念不会把有机碳源作为重要的影响条件之一。但Zhang等通过投加葡萄糖改变废水的C/N比时,发现其对氨氧化菌、厌氧氨氧化菌的活性有影响。这说明有机碳源浓度改变所引起的水质条件变化,会引起这两种关键菌的活性变化。2、目前单级自养脱氮技术的研究重点主要集中在处理高浓度NH4+-N、低C/N 比废水的领域中,由于未严格定量化低C/N比的适用范围,从而对于处理实际水质不断变化的含氨氮废水（C/N 比不可能保持一个稳定不变的数值范围）,极有可能引起反应体系运行的不稳定。如需将低C/N比进行定量化,有机碳源对单级自养脱氮运行性能影响也会是其研究的必要前提条件。3、Bi等采用投加硝酸盐和乙酸盐形式,建立厌氧氨氧化协同异养反硝化反应体系模型,发现碳源会对这种微生物协同关系有着影响。这一结论有可能会影响未来单级自养脱氮协同反硝化、同步生物除磷等联合技术的开发与应用。因此,本项目在前人宝贵工作经验的基础上,研究有机碳源对于单级自养脱氮体系的运行性能影响,通过对进出水水质情况的直观改变,和对反应体系微环境下优势菌的影响,分析与明确有机碳源对单级自养脱氮运行性能的影响及原因,这将为提高单级自养脱氮的运行稳定性提供更为丰富的科学试验依据,同时为未来该技术协同反硝化、同步生物除磷等联合技术的开发与应用,提供前期必要的理论依据。2 研究目的与意义根据广州市环境状况通报的统计,2015年珠江广州河段年平均水质保持在Ⅳ类,其主要污染指标为氨氮和溶解氧;而未达Ⅴ类的河涌其主要污染指标为氨氮、总磷、化学需氧量。由此可见,氨氮已成为广州市水质污染的关键指标之一。水质氨氮污染已成为急需解决的问题。传统的处理氨氮方法主要以生物脱氮技术为主,尤以硝化-反硝化工艺为国内主体处理工艺。该工艺在实际运行过程中,氨氮的硝化效果较好,但反硝化能力有限,加上存在工艺流程长、耗氧和有机碳源需求量大、剩余污泥产量高等问题,导致硝化-反硝化整体生化工艺对氨氮废水的处理效果受限。针对这些问题,科研工作者、工程技术人员开始从新技术、低成本入手, 探索新型生物脱氮工艺,为进一步高效处理氨氮废水做了大量的研究。其中,自养脱氮技术以其工艺流程更短、耗氧量低、碳源和碱度用量小,剩余污泥量少,运行成本低等特点,逐渐成为目前新型生物脱氮技术研究的热点。对于解决广州市面临的水质氨氮污染问题,也具有积极的指导作用。3 主要论据与论证首先,氨氮污染是问题是广州市亟待解决的难题,而单级自养脱氮技术已在学术界被认可,其对低C/N比的高浓度氨氮废水具有良好的生物脱氮性能,且在驯化和富集氨氧化菌、厌氧氨氧化菌的实验条件方面,已有不少文献报道可作为可靠的试验依据。其次,已有文献报道采用微生物扫描电镜、PCR-DGGE等现代分子生物学技术服务于单级自养脱氮污泥微生物分子学鉴定,这些可作为本项目目标优势菌的重要检测技术参考。最后,目前已有国内外有学者将氨氧化菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌在同一反应体系协同共存进行脱氮除磷方面的研究,这在理论上与本项目研究内容有着重要的直接相关性。因此,从以上三个层面分析,本项目是同时具备必要性和技术可行性的,且值得做深入研究。4 主要创新点 （1）与常规单级自养脱氮技术将低C/N比、高浓度氨氮废水作为研究重点相比,本项目的侧重点为有机碳源对单级自养脱氮的运行影响研究,这将为低C/N比范围的定量化、及该技术运行稳定性提供更为丰富的试验依据; （2）通过分析不同有机碳源负荷对单级自养脱氮体系的运行性能影响,可为未来该技术协同反硝化、同步生物除磷等联合技术的开发与应用,提供前期必要的理论依据。5 社会经济效益与传统硝化反硝化生化工艺相比：（1）节约超过2/3的供气成本。传统工艺DO值＞2.0 mg/L,本项目DO值为0.2-0.3 mg/L,经核算,证实本技术可显著节约供气量与供气成本;（2）缩短 1/2 的工艺流程,节约运行时间。传统工艺为亚硝化-硝化-反硝化过程,本项目为亚硝化-厌氧氨氧化过程,有效缩短工艺流程与运行时间;（3）减少剩余污泥产量,节省后续污泥处理处置的费用。传统工艺污泥产量大,需定期回流或外排处置,本项目污泥产量很低,实验运行期间无需污泥外排,因此有效减少污泥产量,节约后续污泥处理处置成本。