基于亞硝化的全程自養(yǎng)脫氮(CANON)工藝是一種新型的單級(jí)自養(yǎng)生物脫氮技術(shù)。與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比，其在低碳氮比(C/N)廢水治理中具有諸多優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，隨著CANON工藝應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，相繼有學(xué)者嘗試?yán)么思夹g(shù)脫除城鎮(zhèn)生活污水中的氮素。然而，由于城鎮(zhèn)生活污水的水溫通常低于25℃，其中的NH4+-N含量普遍偏低且水質(zhì)波動(dòng)較大，CANON工藝對(duì)此類廢水的脫氮效果不盡人意。經(jīng)分析可知，當(dāng)CANON工藝處理城鎮(zhèn)生活污水時(shí)，其中的短程硝化作用易因亞硝酸鹽氧化菌(NOB)過(guò)量增殖而失穩(wěn)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)脫氮性能常呈惡化狀態(tài)。 CANON反應(yīng)體系依賴于好氧氨氧化微生物和厭氧氨氧化菌(AnAOB)的高效協(xié)同，其中，短程硝化(NH4+-N→NO2--N)可為厭氧氨氧化(ANAMMOX)反應(yīng)提供電子受體——NO2--N，故該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)是確保CANON工藝順利運(yùn)行的前提。為此，當(dāng)CANON工藝應(yīng)用于城鎮(zhèn)生活污水治理時(shí)，需保障系統(tǒng)中短程硝化和ANAMMOX反應(yīng)之間的平衡。由當(dāng)前研究可知，溶解氧(DO)調(diào)控被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)生活污水短程硝化的有效途徑，但有研究指出，當(dāng)裝置運(yùn)行溫度低于25℃時(shí)，無(wú)論何種曝氣模式均不能有效實(shí)現(xiàn)此類污水的短程硝化，NOB增殖無(wú)法得到有效抑制。 隨著生物電化學(xué)工藝日益應(yīng)用于污水脫氮領(lǐng)域，微生物電化學(xué)氨氧化技術(shù)不斷發(fā)展。目前已有文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，生物電化學(xué)系統(tǒng)(BES)中可發(fā)生電極氨氧化反應(yīng)，即電活性生物膜能以陽(yáng)極為電子受體將NH4+-N氧化并產(chǎn)能。作者前期研究證實(shí)，在特定運(yùn)行條件下，BES中培育的電活性生物膜可通過(guò)電極氨氧化作用實(shí)現(xiàn)NH4+-N的厭氧氧化與NO2--N的累積，此發(fā)現(xiàn)為NO2--N的穩(wěn)定獲取提供了新思路;另一方面，生物電化學(xué)技術(shù)還可提高AnAOB的豐度與活性，利于該菌群與相關(guān)電活性微生物之間實(shí)現(xiàn)協(xié)作。鑒于此，在前期研究基礎(chǔ)上，如能借助生物電化學(xué)強(qiáng)化措施將電活性氨氧化微生物與AnAOB耦合，進(jìn)而構(gòu)建基于電極氨氧化的全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)體系，則可彌補(bǔ)CANON工藝在處理城鎮(zhèn)生活污水時(shí)存在的短程硝化難實(shí)現(xiàn)且穩(wěn)定性差的缺陷。然而，基于電極氨氧化的全程自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的構(gòu)建方式及啟動(dòng)性能目前尚待探究，其中的耦合機(jī)制亦不明晰。 本研究以電極氨氧化型序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)為試驗(yàn)裝置，接種ANAMMOX污泥后將其置于常溫下處理模擬城鎮(zhèn)生活