1. 研究目的与意义
近年来国内外学者对污水生物脱氮工程实践中暴露出的问题和现象进行了大量理论和实验研究，并提出了一些新的观点和方法，如：anammox及组合工艺、oland和短程硝化反硝化等工艺。其中，由于anammox对进水水质有严格的要求，所以设置匹配型亚硝化为anammox反应提供合适的进水水质是实现联合工艺的先决条件。亚硝化作为anammox反应的前置反应，是将50%的氨氮氧化为亚硝酸盐氮，实现出水nh4 -n:no2--n值在1左右。
对于亚硝化系统，ph是控制反应的重要参数之一，硝化反应与ph密切相关，同时环境中不同物理化学及生物条件会对ph造成较大影响，进而使系统的过程控制复杂化。高景峰【2002】通过实验定性，总结了基于sbr脱氮除碳过程中ph的变化规律；陈旭良【2005,2006】探讨了ph变化对硝化过程的影响；李亚峰【2014】调控实验进水，研究确定亚硝化系统的最适ph为7.5-8.0。因此探究ph对硝化反应的影响是当下微生物脱氮领域的热点方向，但用单一因素控制来简化方案目前研究较少。因此总结环境因素对ph的干扰和分析亚硝化系统微生物的脱氮除碳的性能变化，对优化新型脱氮工艺的调控和稳定有重要意义。
本文旨在用ph为单一因素控制亚硝化系统的进程，探究控制过程中ph的变化情况及不同环境引起ph改变后亚硝化系统中微生物活性的改变，本研究设温度、c/n比、污泥浓度为调控参数，由系统的水质改变反应ph的变化规律进而分析ph对亚硝化微观系统中氨氧化菌（aob）、亚硝酸盐氧化菌（nob）以及异养菌（heb）的影响。以期为把控不同因素对ph变化的影响提供深入、准确的研究参考。
2. 研究内容和预期目标
（1）研究内容
本论文以ph值为过程控制参数的亚硝化系统为基础，拟设计不同温度、c/n比和污泥浓度条件下，亚硝化系统ph值的动态变化，分析在不同条件下aob、nob等不同功能微生物的活性，并探讨在不同条件下系统的脱氮除碳途径和贡献率，然后分析总结，得出结论。
（2）预期目标
3. 研究的方法与步骤
（1）研究方法
a实验准备
1）实验设置3个环境因子：温度、C/N、污泥浓度，具体的设定数值见表1。
表1 批次实验参数值表
| 温度(℃) | 30 | 20 | 10 |
|
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| C/N | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 污泥量:水量 | 1:6 | 1:3 | 1:1 |
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2）亚硝化污泥活性恢复：
接种污泥取自低温储存的苏州某城市生活污水处理厂曝气池硝化污泥，通过重量法测定确定污泥浓度（MLSS），以及MLVSS/MLSS，并记录前后污泥表观差异。进水采用人工进水，进水水质指标如表2.
表2 进水水质
| 指标 | 浓度（mg/l） | 配药 |
| pH | 7.5~8.0 | 碳酸氢钠 |
| 氨氮 | 250 | 氯化铵 |
| 亚硝酸盐氮 | 0~0.3 | - |
| 硝酸盐氮 | 0~2 | - |
| COD | 250~300 | 乙酸钠 |
用于恢复亚硝化污泥活性的装置为SBR反应器，反应器主体由有机玻璃制成，如图1，反应器为圆柱体，高45cm，直径为15cm，H/D=3，总容积8L，有效容积6.2L。在反应器壁上的垂直方向设置有一排取样口，用于排水、排泥；采用鼓风空气曝气法，通过转子流量计调节曝气量；在线溶氧仪、在线pH计实时测定反应器中的DO值与pH值。SBR系统为周期进行，分为进水期、曝气期、沉降期、出水期和排泥期5个时期，其中每个时期的时间设定为：进水5min，曝气长短由实时监测装置控制，沉降40min，出水3min，排泥2min。对于曝气期，实时监测的pH每隔1min读数1次。
污泥性能达到实验要求（匹配厌氧氨氧化）的表征：出水NH4 -N:NO2--N=1。测定的项目为：MLSS、COD、“三氮”、水温，并保证FA在0.1~10mg/l范围内。通过比较比氨氧化速率（SAOR）、亚硝酸盐积累率（NAR）、污泥体积指数（SVI）进行判断污泥性能恢复程度,以上指标按照以下公式计算。为获取准确的污泥恢复情况，在恢复阶段，测定的时间间隔为5min或10min。
b实验操作
1）用电子天平称取一定量地乙酸钠和氯化铵固体，并加至100ml容量瓶中，配成相应浓度的进水水质，具体浓度如表2.
表2 配水水质
| 指标 | COD（mg/l） | 氨氮（mg/l） |
| C/N=0 | 0 | 150 |
| C/N=1 | 150 | 150 |
| C/N=2 | 300 | 150 |
| C/N=3 | 450 | 150 |
| C/N=4 | 600 | 150 |
2）确定亚硝化污泥的污泥浓度MLSS，用分液漏斗分别移取3个不同体积的亚硝化污泥液，至250ml的锥形瓶中，加实验配水配置泥水混合溶液200ml，配成的混合液泥水比分别为1:6、1:3、1:1。
3）将45个实验样品根据C/N分为实验组9组，每组5个实验样品。设置1组平行实验，即每天测定10个实验样品。具体实验安排如表3.
表3 测定实验方案
| 日期 | 项目 | 样品数 | 温度条件 |
| DAY 1 | 泥水比=1:6，5个C/N（ 平行实验） | 10 | 温度30℃ |
| DAY 2 | 泥水比=1:3，5个C/N（ 平行实验） | 10 | |
| DAY 3 | 泥水比=1:1，5个C/N（ 平行实验） | 10 | |
| DAY 4 | 泥水比=1:6，5个C/N（ 平行实验） | 10 | 温度20℃ |
| DAY 5 | 泥水比=1:3，5个C/N（ 平行实验） | 10 | |
| DAY 6 | 泥水比=1:1，5个C/N（ 平行实验） | 10 | |
| DAY 7 | 泥水比=1:6，5个C/N（ 平行实验） | 10 | 温度10℃ |
| DAY 8 | 泥水比=1:3，5个C/N（ 平行实验） | 10 | |
| DAY 9 | 泥水比=1:1，5个C/N（ 平行实验） | 10 |
4）根据表3的分组，将每天的实验样品，放置在设定好温度（30℃/20℃/10℃）的水浴锅中。
5）然后将温度相同的锥形瓶分别固定在摇床中，设置温度（30℃/20℃/10℃）和速度（170rpm）使溶液混合均匀，并抽测DO，保证DO为0.5mg/l。
6）每隔(10、20、30、50、70、90……)min检测每个实验组的COD、氨氮、亚硝态氮、硝态氮及pH数值，直至氨氮浓度达到最低，结束反应。
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5. 计划与进度安排
（1）2月17日～2月28日 布置任务、查阅文献资料，毕业实习阶段；
（2）2月29日～3月17日 试剂、仪器的准备并写出开题报告；
（3）3月18日～3月24日 确定实验方案；
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