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反硝化，也称脱氮作用。反硝化菌在缺氧条件下，以有机碳源作为电子供体，还原亚硝酸盐或硝酸盐，进而实现有效地脱氮。还原硝酸盐通过一系列中间产物还原为氮气。反硝化，在生物脱氮过程中是非常重要的一步，已经流行了几十年[3-6]。在反硝化工艺中，脱氮的同时得到碳[7-9]。一般来说，生物脱氮的效率取决于生物浓度，颗粒污泥能够维持高负荷。源:自'751.·论,文;网·www.751com.cn/
厌氧颗粒污泥是无载体固定化的聚合物，据报道，它是各种类型反应器的浓缩剂，例如上流式厌氧污泥床（UASB），厌氧折流板反应器（ABR）和膨胀颗粒污泥床（ECSB）[10-12]。通常，污泥颗粒取决于接种污泥来源，有机物类型，水的硬度，硝态氮与有机基质比率和其他一些操作条件（例如，水力负荷，pH，温度和金属离子）[13-15]。根据之前报道，采用乳酸作为反硝化碳来源，反应器内的污泥会出现严重的上浮现象。然而，当采用葡萄糖作为碳源时，只有在高氮负荷率下操作，才会产生泡沫，使反应器运行不稳定[16]。此外，还有研究表明二价金属离子，如Ca2+ ，能够促进反硝化污泥颗粒化[17]，形成的污泥颗粒粒径较大，污泥强度较高和沉降性能较好。但是，关于添加Mg2+对反硝化颗粒污泥的形成的研究仍很少见。研究表明，Mg2+是酶重要的组成成分，对酶活性有着直接影响，能够刺激酶反应，与合成细胞的材料有关[18]。因此，在脱氮过程中，以葡萄糖为碳源，Mg2+对污泥颗粒的作用值得探究。
本文的研究目的是：（1）研究在启动过程添加Mg2+，反硝化反应器性能的差异；（2）区分生物的多样性特征；（3）确定Mg2+在污泥颗粒化过程的增强作用。
2. 材料和方法
2.1 试验装置和操作
试验采用3个相同的UASB反应器（分别记为R0、R1和R2）。每个反应器的内部直径为60 mm，有效体积为1 L。其中R1的进水连续添加50 mg L-1 Mg2+，R2间歇添加50 mg L-1 Mg2+，R0作为参照反应器，不添加Mg2+。R2的一个周期为14 d，在第一个7天（半个周期），进水中添加50 mg L-1 Mg2+，剩下的半个周期则不添加，如此循环。此外，三个反应器均放置于一个维持在35±1 ℃恒温室，其他运行条件也相同。
整个试验分成如下5个阶段：启动阶段（ 1-65 d，P1），颗粒化阶段（66-188 d，P2），成熟阶段（189-266 d，P3），饥饿阶段（267-306 d，P4）和恢复阶段（307-369 d，P 5）。
2.2 接种污泥和模拟废水文献综述
每个反应器接种1 L从当地的污水处理厂取来经前期处理后的絮状的活性污泥，证明这种污泥种类对于启动过程是否合适。前期处理主要是用自来水反复冲洗污泥，去除较大的杂质，沉降去除上清液。反应器接种污泥后，悬浮固体颗粒（SS）和挥发性悬浮固体颗粒(VSS)均比较相近（分别是14.3和8.8 g L-1），且SS/VSS 的比例为61.6 %。
试验进水为模拟废水，以葡萄糖为碳源，硝酸钠为氮源，磷酸二氢钠和磷酸氢二钠为磷源。整个反硝化过程（包括微生物生长），化学需氧量（COD）与硝态氮（COD/NO3--N）为6.0，高于理论化学计量比率（4.9）[7]。因此，硝酸盐是限制性基质。具体模拟废水组成如表 1所示。此外，需要的50 mg L-1 Mg2+单独添加到废水中，即表格中的MgSO4.7H2O。最初COD和无机NO3--N浓度分别为300和50 mg L-1。模拟废水的pH范围为6.9-7.3，可通过添加1 mol L-1氢氧化钠或盐酸溶液来调节。