许多工业废水经生化处理后，其出水COD极低但总氮浓度高，碳氮比严重失调。传统的异养反硝化脱氮需投加大量外购碳源，运行成本高昂且存在碳源过量投加导致出水COD反弹的风险。厌氧氨氧化工艺可以在无碳源条件下去除氨氮和亚硝酸盐，但其会产生约占11%总氮的硝酸盐副产物，限制了总氮去除率的上限。将厌氧氨氧化与硫自养反硝化相耦合，可以在不消耗任何有机碳源的条件下，将总氮去除率推向99%以上的极限。硫自养反硝化菌以廉价的单质硫为电子供体，以厌氧氨氧化产生的硝酸盐为电子受体，将其还原为无害的氮气。

  本研究构建了一个一体化升流式耦合反应器。反应器下部填充厌氧氨氧化颗粒污泥，上部铺设硫磺-石灰石混合填料作为硫自养反硝化区。含氨氮和亚硝酸盐的废水从底部进入厌氧氨氧化区，大部分被转化为氮气，产生少量硝酸盐。水流携带残余硝酸盐继续上升，进入上部的硫自养反硝化区。在此区域，附着在硫磺颗粒上的硫自养反硝化菌利用硫磺为电子供体，将硝酸盐高效还原为氮气，同时产生的少量硫酸根和H⁺被同区填充的石灰石所缓冲。连续运行数据表明，该耦合系统对进水总氮的去除率稳定在95%以上，出水总氮浓度低于5mg/L。

  该耦合系统通过将两种自养脱氮过程进行空间上的有序整合，完美地解决了厌氧氨氧化工艺硝酸盐副产物积累的问题。与传统的硝化-反硝化工艺相比，该耦合系统可节省约60%的曝气能耗和100%的外加碳源消耗。此外，该系统的产泥量极低，大大减少了剩余污泥的处理处置费用。微生物群落分析证实，厌氧氨氧化菌和硫自养反硝化菌在各自的区域形成了稳定的优势群落。该技术为低碳氮比工业废水的深度脱氮提供了一种高效、节能、可持续的全自养解决方案。

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