短程硝化反硝化稳定运行阶段表现分析
在63～93 d，短程硝化反硝化的运行时间缩短为2.5 h,HRT缩短至6 h。图4为阶段3氨氮处理效果与总氮去除率。由图4可知，出水中氨氮浓度由15.3 mg·L?1缓慢下降，79 d稳定在5.7 mg·L?1左右。出水中亚硝酸盐的浓度从63 d的61.1 mg·L?1持续下降到77 d的12.6 mg·L?1。总氮去除率从63 d的35.9%逐步上升，到77 d趋于稳定，达到80%左右，之后缓慢上升至90%以上。对比阶段2中氨氮、亚硝酸盐和总氮浓度变化，说明自养型反硝化细菌需要一段时间繁殖才能使反应器稳定运行。硝酸盐的浓度开始阶段保持在0.83mg·L?1，说明硫化物不仅抑制了NOB产生硝酸盐，而且推动了自养型反硝化的进行。本研究进行了3个月，若延长实验运行时间，反应器内微生物会逐步适应环境，已建立的短程硝化效果会降低，系统稳定性下降。有研究通过分阶段投加硫化物，保证在反应过程中对NOB的持续抑制作用，为解决此问题提供了一个新思路。短程硝化反硝化长期稳定运行条件的探索为下一阶段的研究提供了新的方向。
反应器中污泥颗粒大小变化分析
在短程硝化反硝化系统正常运行过程中，反应器中颗粒大小有逐步降低的趋势。起始阶段，接种后反应器中污泥颗粒大小为465 μm，在运行到40 d时，根据检测数据显示，污泥颗粒大小降低到323 μm。在运行到80 d时，污泥颗粒大小降低到203 μm。造成反应器中污泥颗粒大小降低原因可能是由于反应器内反应物NO2?的浓度和pH的限制，影响到FNA的变化。反应过程中FNA浓度的增加影响了胞外聚合物EPS，使其原本的对污泥颗粒化的聚合作用瓦解。考虑到接种污泥本身颗粒化程度较低，因此，硫化物对短程硝化反硝化反应器中污泥颗粒化及污泥颗粒大小的影响还需要进一步的研究。
反应器中污泥产生量变化分析
反应器中污泥的产生量变化是通过分析反应器内混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS的变化来进行评价。图5为反应器内污泥生物量浓度变化，SBR中累积生物增长率为0.31g·d?1，氨氮去除率为0.79 g·d?1，对应的污泥产生量MLVSS与NH4+-N浓度之比约为0.39。研究发现，纯硝化生物产生量MLVSS与NH4+-N浓度之比大约在0.10～0.17，低于本反应器得到的数据。原因是产泥量MLVSS与COD浓度之比约为0.46，进水中COD浓度50 mg·L?1造成了异养型生物量的产生。因此，相比于传统的除氮工艺，本脱氮技术有着污泥产生量少的优点。pH批次实验
在90 d，从反应器中取出硝化污泥，用蒸馏水清洗3遍，去除其中混合的氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐等物质。将清洗后的污泥等分为4份，将其依次加入4个4 L的SBR(见图1)中，批次反应器编号依次为A、B、C和D。分别添加相同组分的合成废水4 L，其中：NH4+-N 60 mg·L?1、COD 60 mg·L?1(选用葡萄糖进行配制，下同)和S2-50 mg·L?1，以提供氮源、碳源和硫化物。利用Na2HPO4和NaH2PO4缓冲溶液，将4个批次反应器pH分别控制在6.0、7.0、8.0和9.0。通过小型气泵控制4个反应器内的DO浓度稳定在1.0～1.5 mg·L?1。反应时间持续6 h，每小时从各反应器中取样，对硝酸根、亚硝酸根和氨氮浓度进行检测。通过分析实验数据，得到氨氮氧化以及亚硝酸根积累的最适宜pH。
硫化物批次实验
在90 d，从反应器中取出硝化污泥，用蒸馏水清洗3遍，去除其中混合的氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐等物质。将清洗后的污泥等分为4份，将其依次加入4个4 L的SBR(见图1)中，编号分别为批次反应器A1、B1、C1和D1。分别添加相同组分的合成废水4 L，其中：NH4+-N 60 mg·L?1和COD 60 mg·L?1。利用Na2HPO4和NaH2PO4缓冲溶液，将反应器pH控制在8。反应器A1不添加硫化物，反应器B1、C1、D1中分别加入不同浓度的硫化物，B1为25 mg·L?1，C1为50 mg·L?1，D1为75 mg·L?1。短程硝化批次实验共进行3 h，通过小型气泵控制反应器内的DO浓度，使其稳定在1.0～1.5 mg·L?1。每30 min取样检测硝酸根、亚硝酸根、氨氮浓度。
反硝化批次实验前期工作同短程硝化批次实验，共进行3 h，反应器密封并连接氮气保证厌氧环境，编号分别为批次反应器A2、B2、C2。向3个反应器中分别添加相同组分的合成废水4 L，其中：NO2? 60 mg·L?1，无COD添加。利用Na2HPO4和NaH2PO4缓冲溶液，将反应器pH控制在8，反应器A2不添加硫化物，反应器B2、C2中加入不同浓度的硫化物，B2为25 mg·L?1，C2为50 mg·L?1。每1 h取样检测亚硝酸根、硫化物的浓度。
分析方法
NH4+-N分析采用纳氏试剂比色法，NO2?-N、NO3?-N分析采用紫外分光光度法，TN分析采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法。COD分析采用重铬酸钾法。S2?测定采用对氨基二甲基苯胺光度法，SO42?采用铬酸钡分光光度法，污泥颗粒大小由激光衍射粒度仪(LSI3 320,Beckman Coulter)测定。SBR中污泥的物理性质MLSS,MLVSS参照国家标准方法检测。
短程硝化的建立阶段表现分析
图2为阶段1氨氮处理效果与氨氮转化亚硝酸盐比率。由图2可知，进水氨氮平均为98.39 mg·L?1，出水氨氮的浓度在前7 d快速下降， 1、3和5 d分别为45.6、33.8、23.7 mg·L?1, 7 d降低至9.8 mg·L?1，之后趋于稳定。9～31 d的平均值为2.89 mg·L?1，氨氮的去除率稳定在91%左右，说明反应器氨氮的去除率效果较好。
氮转化为亚硝酸盐比率在1、3、5 d分别为23.8%、 53.7%和81.6%。7 d达到91%之后稳定在92%左右，说明短程硝化快速建立并稳定进行。出水硝酸盐的浓度1 d为29.1mg·L?1，之后3 d下降到13.8mg·L?1，5 d上升到17.4 mg·L?1，之后逐步下降并稳定在10 mg·L?1以下。该结果表明在硫化物的加入下，短程硝化在7 d实现稳定的建立。硝酸盐很快稳定在低位浓度，而亚硝酸盐很快稳定在高位浓度,主要原因是硫化物对NOB的活性产生抑制作用。