基于厌氧氨氧化的低碳氮比城市污水同步脱氮除磷工艺研究进展

低碳氮比城市污水的高效低耗同步脱氮除磷是水污染防治的重点和难点问题，开发和应用低碳高效的脱氮除磷技术和工艺具有重要经济和环境效益。本文总结了同步脱氮除磷技术的发展历程，重点探讨了基于厌氧氨氧化强化的城市污水同步脱氮除磷新工艺和新技术，包括基于传统除磷与全程自养脱氮耦合工艺、反硝化除磷与厌氧氨氧化自养脱氮耦合工艺、部分厌氧氨氧化强化同步脱氮除磷等。其中基于部分厌氧氨氧化同步脱氮除磷的工程案例表明：短程反硝化耦合厌氧氨氧化可实现厌氧氨氧化菌的富集，同时解决低温对脱氮除磷性能的抑制。该技术利用原水碳源，在不同尺度的研究中均体现出深度的脱氮除磷效果。本文还比较了不同工艺的技术特点及工程应用前景，对未来研究的重点提出了展望，可为后续主流城市污水氮磷同步去除工艺的开发与优化提供参考。     

进水配比对煤气化废水厌氧段处理效能影响

在温度35℃pH值7.0左右,HRT为30 h的厌氧反应器中,研究了厌氧氨氧化与反硝化的耦合作用.进水氨氮为70～120 mg/L左右,COD为800～1200 mg/L左右条件下,将含亚硝酸盐和硝酸盐浓度人工配水按厌氧进水配比引入反应器中,氨氮、亚硝态氮进水浓度分别为75.43 mg/L、99.87 mg/L时,总氮负荷为233.82 mg/(L·d),考察不同进水配比R(0～100％)对厌氧反应器的脱氮除碳效能影响.实验结果表明,在进水配比为75％条件下,系统氨氮、亚硝态氮去除率达55.71％、63.65％,TN去除率最高达64.56％,COD去除率达80％左右.结果表明,适当的进水配比,不仅可以达到稀释厌氧进水的作用,还可以促使厌氧氨氧化与反硝化的协同脱氮除碳效果.     

新型生物脱氮除磷技术的研究进展

对同时硝化反硝化、短程硝化反硝化、好氧反硝化、厌氧氨氧化及反硝化除磷脱氮等生物脱氮除磷新技术的研究和开发进行综述和讨论,分析了新技术的机理、特点和开发应用的前景.通过与现有的传统生物脱氮除磷工艺进行比较,认为今后应加强对生物脱氮除磷,尤其是反硝化除磷机理更深入的研究,大力开发技术成熟、高效经济又符合我国国情的新工艺.     

A2/O工艺的改进

自20世纪70年代以来逐渐成为废水脱氮除磷主流工艺的A2/O工艺,因其构成复杂,受污泥龄、碳源、硝酸盐等因素的影响,造成脱氮与除磷的功能之间相互制约。而在A2/O工艺的基础上改良与优化的PASF、UCT和VIP等技术,克服了A2/O工艺部分固有缺陷,优化和提高了其处理能力。此外,随着废水脱氮除磷理论的深化研究,同步反硝化除磷、短程硝化/反硝化、厌氧氨氧化技术和同步硝化与反硝化等新技术也取得了较大进展,这些新理论与新技术为A2/O工艺高效、低耗和安全稳定的运行奠定了坚实基础。     

污水生物脱氮除磷新技术

概述了传统生物脱氮除磷原理,分析了传统生物脱氮除磷工艺的不足,并介绍了同时硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷等几种经济、高效的生物脱氮除磷新技术的原理和研究现状.     

生物脱氮除磷新技术研究进展

随着科技的发展,检测手段和设备水平的提高,污水处理技术得到了长足的发展。综述了当前生物脱氮除磷新技术的研究进展,对短程硝化反硝化脱氮工艺、同时硝化反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺及反硝化除磷工艺进行总结。     

电子受体和MLSS对反硝化除磷的影响

采用序批式活性污泥法进行污水处理试验,考察电子受体的浓度和种类、MLSS对反硝化聚磷污泥脱氮除磷效果的影响。结果表明硝酸盐浓度的提高有利于除磷,但过高的硝酸盐浓度（40 mg/L）,会导致脱氮效果降低,进而影响下一周期的厌氧释磷效果;在较低的亚硝酸盐浓度下（5 mg/L）,有少量摄磷;当亚硝酸盐浓度大于20 mg/L时,对反硝化除磷有明显的抑制作用;随着MLSS增加,厌氧释磷量和缺氧摄磷量均增加;单位MLSS释磷量和单位MLSS摄磷量均与MLSS变化趋势相反;当MLSS大于11．3 g/L时,MLSS的增加对厌氧释磷量和缺氧摄磷量影响不大。     

A_2SBR工艺反硝化除磷系统的快速启动与稳定运行

为了实现废水同时脱氮除磷的目的,采用A2SBR工艺进行了长期的实验室实验,考察反硝化除磷系统的启动与运行效果。结果表明:在进水COD质量浓度200 mg/L,磷酸盐质量浓度4—11 mg/L,缺氧段硝酸盐质量浓度从25 mg/L提高到55 mg/L的条件下,采用"厌氧(2.5 h)-沉淀排水(1 h)-缺氧(3.5 h)-沉淀排水(1 h)"的周期性运行方式,可在31 d内成功启动A2SBR反硝化除磷系统,厌氧段COD、硝态氮和磷酸盐去除效率分别为77%,90%和84.96%。稳定运行后硝态氮和磷酸盐去除效率分别达到92%和91%,COD去除率高于80%,其出水磷酸盐质量浓度接近于0,表现出良好的反硝化脱氮和除磷性能。     

NO2-/NH4+比对煤气化废水厌氧段处理效能影响

进水稀释配比R为75％的条件下,研究了厌氧氨氧化与反硝化的耦合作用.进水氨氮为(140±5) mg/L,COD为(900 +5) mg/L,通过改变厌氧反应器中亚硝酸盐氮与氨氮的质量浓度比(化学计量比),以考察不同亚硝态氮浓度对厌氧段总氮与有机物的去除效果.实验结果表明,在化学计量比为1.6的条件下,TN去除率高达73.58％,COD去除率为81.61％.结果表明,合适的化学计量比,可以强化厌氧氨氧化与反硝化的协同作用,提高系统的脱氮除碳效能.     

序批式反应器强化豆制品废水脱氮除磷研究

以预处理后的豆制品废水为处理对象,在厌氧-好氧-缺氧序批式反应器中通过优化DO含量和缺氧时间实现短程硝化反硝化偶联生物除磷(SDN-P系统)。结果表明,当DO的质量浓度为0.5 mg/L,缺氧期时间为120 min时,系统具有最佳生物除磷效率且亚硝化率最高。稳定出水COD和NH_4~+-N、NO_2~--N和PO_4~(3-)-P的质量浓度分别为41.2～50.3 mg/L和7.4～10.1、13.5～19.8、0.7～0.9 mg/L,亚硝化率为73.8%～78.6%。低含量DO有助于实现短程硝化与反硝化。当DO的质量浓度为1.0 mg/L时,聚羟基脂肪酸酯(PHA)的最大浓度为6.1 mmol/L;而当DO的质量浓度降低至0.5 mg/L时,PHA的最大浓度升高至6.4 mmol/L,而进一步延长缺氧时间对PHA的含量影响不显著。     

电子受体和碳源对氧化沟活性污泥反硝化除磷的影响

研究了电子受体和碳源对活性污泥反硝化除磷的影响。亚硝酸盐和硝酸盐都可以作为电子受体在缺氧的条件下实现对磷的吸收,但其吸磷效率比氧低。较高的亚硝酸盐浓度会严重抑制污泥的活性,当一次加入NO2-质量浓度为46 mg/L时,反硝化吸收磷不能发生;而分4次加入(每次11.5 mg/L),吸磷量可达到19.5 mg/L。电子受体浓度为0.24 mmol/L时,吸收的P和加入的N的物质的量比:NO2-为1.7,NO3-为4.7。在低的碳源浓度下,碳源可以促进反硝化磷吸收;碳源浓度过高,系统形成厌氧环境,磷反而被释放。     

低碳源污水的脱氮除磷技术研究进展

总结了低碳源污水的主要脱氮策略(外加碳源、优化进水策略、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等),除磷策略(外加碳源、分段进水、生物强化除磷等)以及同步脱氮除磷对策(反硝化除磷、分段进水等)。指出改进现有工艺充分利用进水碳源、外加其他富含有机碳的废物资源、开发寻求碳源需求低的新型脱氮除磷工艺、结合实时在线控制优化系统运行是提高低碳源污水的脱氮除磷效率的较佳途径。     

进水方式及水质对厌氧/缺氧系统反硝化聚磷的影响研究

采用厌氧/缺氧(A/A)SBR和人工废水,研究了不同硝酸盐投加方式下反硝化除磷的效果,探讨了进水方式以及水质对反硝化除磷的影响.结果表明,在厌氧段进水,反应器内初期形成的较高浓度磷会对聚磷菌释磷及其吸收碳源产生抑制作用.控制投加的COD量,使反应器内在厌氧段存在充足的碳源而在缺氧段时基本不残留碳源,则有利于提高除磷效果.厌氧/缺氧交替的环境,若厌氧段初始进水后反应器内初期磷浓度较高则有利于反硝化而非反硝化聚磷.     

强化生物除磷系统除磷性能分析

采用厌氧/好氧和厌氧/缺氧两阶段方法培养反硝化聚磷菌,研究了第一阶段系统的除磷性能。结果表明,稳定运行的强化生物除磷系统,具有良好的除磷性能,出水磷的质量浓度小于0.5 mg/L,除磷率大于93%。通过厌氧/好氧交替方式运行,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例约为21.2%。缺氧段硝酸盐的消耗量与磷的摄取量成线性关系,缺氧吸磷速率约为好氧吸磷速率的49.3%。     

分段进水脱氮除磷工艺中反硝化除磷的实现与维持

以实际城市生活污水为处理对象,应用改良UCT分段进水工艺研究反硝化除磷的实现途径与维持方法,探讨工艺运行参数对反硝化除磷性能的影响,并分析了强化缺氧吸磷对提高系统脱氮除磷效率的作用和稳定维持反硝化除磷的控制策略。结果表明,通过A/O分段进水工艺向改良UCT分段进水工艺运行方式的转变,可以成功富集反硝化聚磷菌,最高比例达39.2%,污泥缺氧吸磷速率为3.19～4.48 mg P·（g VSS）^-1·h^-1。缺氧/好氧吸磷速率和磷去除率随厌氧池体积的增加而增加,最佳体积分配为34/102/204 L（1/3/6）。控制污泥回流和内循环分别为100%相似文献   

好氧微生物颗粒污泥脱氨机理

好氧颗粒污泥应用于生物脱氮,机理为如下几种.第一种为常规硝化-反硝化途径.第二种为亚硝化-反硝化途径,颗粒污泥的外部为好氧的硝化区,通过适当的控制,使硝化过程停留在亚硝化阶段,直接进入内层进行反硝化.第三种为硝化-厌氧氨氧化途径,通过外层的硝化和内层的厌氧氨氧化作用实现脱氮.第四种为硝化-反硝化聚磷方式,颗粒污泥内部在反硝化的同时聚磷,实现好氧颗粒污泥同步脱氮除磷.第五种脱氮的途径为好氧反硝化.在不同的条件下,某一种脱氮的途径可能占主导地位.     

好氧微生物颗粒污泥脱氮机理

好氧颗粒污泥应用于生物脱氮，机理为如下几种。第一种为常规硝化-反硝化途径。第二种为亚硝化-反硝化途径，颗粒污泥的外部为好氧的硝化区．通过适当的控制．使硝化过程停留在亚硝化阶段．直接进入内层进行反硝化。第三种为硝化-厌氧氨氧化途径．通过外层的硝化和内层的厌氧氨氧化作用实现脱氮。第四种为硝化-反硝化聚磷方式．颗粒污泥内部在反硝化的同时聚磷，实现好氧颗粒污泥同步脱氮除磷。第五种脱氮的途径为好氧反硝化。在不同的条件下．某一种脱氮的途径可能占主导地位。     

长/短HRT联合低/高曝气实现短程硝化反硝化脱氮除磷

为了实现从同步硝化反硝化除磷向短程硝化反硝化除磷颗粒的转变，以颗粒污泥为接种污泥，采用低C/N比的人工配水，通过长/短HRT下的低/高曝气强度交替策略驯化短程硝化反硝化除磷系统。本策略能够维持更高的游离亚硝酸（FNA）浓度和持续时间，在抑制好氧聚磷菌的同时富集反硝化聚磷菌（denitrifying phosphate accumulating organisms, DPAOs）；此外，利用氨氧化菌与亚硝酸盐氧化菌（nitrite oxidizing bacteria, NOB）的亲氧能力差异产生亚氮积累，为DPAOs提供电子受体，最终实现短程硝化反硝化除磷。结果表明，第60天时采用低/高曝气策略的颗粒污泥中\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}型DPAOs占比达45%，NOB 活性下降至3.28mgN/(gMLVSS·h)。在处理低碳源污水时，低/高曝气强度模式相较于恒定曝气强度模式展现出了更强的适应性和稳定性。稳定期出水COD浓度在50mg/L以下，出水总氮（TN）和总磷（TP）浓度分别低于15mg/L和0.5mg/L，TN去除率达94.54%，TP平均去除率为96.90%。     

城镇污水生物脱氮除磷研究进展

传统污水处理工艺具有脱氮除磷效率低、运行能耗高、剩余污泥量大、温室气体排放缺乏有效管控等缺点，难以满足“十四五”生态文明建设对城镇污水深度处理及资源化利用的更高要求。深入研究微生物脱氮除磷理论及技术，加快新工艺工程应用步伐，是当前形势下的必然选择。基于我国城镇污水处理发展现状，文中系统介绍了污水处理从传统脱氮除磷到短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化及反硝化除磷的研究进展，针对现状研究的不足之处，对未来发展趋势进行展望。     

生物脱氮除磷新技术进展

近年来研究发现了突破传统脱氮除磷原理的同时硝化反硝化现象、反硝化除磷现象、短程硝化反硝化脱氮工艺、厌氧氨氧化工艺。这些新技术和工艺克服了传统污水生物脱氮除磷技术所存在的不能使脱氮和除磷同时达到最佳效果的缺点。重点从新技术的基本原理及其体现出来的优势以及相关工艺等几方面综述这四种新技术和工艺。