厌氧氨氧化菌的特性及富集培养方法的研究进展

厌氧氨氧化是一种以厌氧氨氧化菌的生化作用为核心的新型生物脱氮技术,具有良好的开发前景。然而由于厌氧氨氧化菌细胞产率极低,生长非常缓慢,且对环境条件较为敏感,使其不能很快地实现大规模的推广应用。根据厌氧氨氧化菌的生理生态学特性,从反应器和接种污泥两个方面综述了近年来国内外富集培养厌氧氨氧化菌的方法,并指出了今后研究的主要方向。     

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。     

短程反硝化的微生物富集策略及应用研究进展

污废水的高效节能脱氮技术一直以来都是研究和应用的焦点。短程反硝化-厌氧氨氧化耦合工艺因具有能耗低、产泥少、温室气体减排和脱氮效果好等优点,已成为废水脱氮领域研究和应用的热点。其中,短程反硝化被认为是厌氧氨氧化菌获取底物(NO₂^--N)的重要途径之一,对其进行研究具有重要的科学和工程意义。基于此,综述了短程反硝化的工艺原理,总结了硫自养短程反硝化和异养短程反硝化微生物的富集方法,并探讨了短程反硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理城市污水、高浓度氨氮废水和硝酸盐废水的工程应用。最后对短程反硝化及其耦合厌氧氨氧化工艺的研究和应用方向进行了展望,以期为短程反硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理实际污水提供参考。     

部分硝化-厌氧氨氧化工艺的影响因素及发展

部分硝化-厌氧氨氧化工艺(Partial Nitritation-Anammox Process)是以厌氧氨氧化反应为核心的废水脱氮新技术,也是最为经济的生物脱氮途径之一。分别叙述了影响部分硝化工艺和厌氧氨氧化工艺的因素,包括p H值,溶解氧浓度,温度和基质浓度等,总结了部分硝化-厌氧氨氧化工艺中筛选富集氨氧化菌、加速厌氧氨氧化菌生长的条件,并建议今后应加强联合工艺影响因素的关联性研究、单个反应器最优运行参数研究、前置预处理的组合工艺的快速启动等方面的工作。     

厌氧氨氧化富集培养研究及其工业应用进展

在高氨氮废水处理方面,厌氧氨氧化工艺与传统硝化-反硝化生物脱氮工艺相比具有较高的脱氮效能.因此近几年得到了快速的发展,但是由于厌氧氨氧化细菌所需要的培养条件及其自身特性使得其不能很快地在实际污水处理中得到广泛推广.本文在总结厌氧氨氧化富集培养研究进展及其向工业化发展的基础之上,讨论了厌氧氨氧化工艺以后发展的方向及其需要解决的问题.     

铁离子对厌氧氨氧化污泥富集培养的影响

通过对照试验考察了铁离子对厌氧氨氧化污泥富集培养的影响,并采用定量PCR及16S rRNA高通量测序技术分析其机理。结果表明,进水添加铁离子显著提高了反应器容积氮负荷及运行效能。定量PCR结果表明,富集培养过程中反硝化功能基因丰度显著降低,厌氧氨氧化菌16S rRNA及联胺合成酶编码基因hzsB丰度提高,且试验组显著高于对照组。16S rRNA高通量测序技术表明,进水添加铁离子可有效促进厌氧氨氧化菌Candidate Brocadia的富集培养。     

亚硝化的实现及与厌氧氨氧化联合工艺研究

在高氨氮废水处理方面,厌氧氨氧化工艺与传统硝化-反硝化生物脱氮工艺相比具有较高的脱氮效能,因此近几年得到了快速的发展.但是厌氧氨氧化需要亚硝态氮作为电子受体,而目前实现亚硝酸盐的积累一直是废水脱氮技术中的难点.为此在综述目前实现亚硝化控制的因数研究进展的基础之上,为适应厌氧氨氧化需求,讨论了将其与厌氧氨氧化工艺相结合时,控制参数的优化策略.以及对亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺的可能性进行综述和展望.     

盐度对新型生物脱氮技术影响的研究进展

近年来,新型生物脱氮技术处理高盐含氮废水引起广泛关注,可耐受一定盐度的同时去除废水中的氮素,克服了传统生物脱氮存在的反应器占地面积大、工艺流程长和运行成本偏高等问题。本文综述了盐度对基于硝化-反硝化生化过程的新型脱氮技术（同步硝化反硝化技术和短程硝化反硝化技术）和基于厌氧氨氧化反应的新型脱氮技术[厌氧氨氧化技术、部分硝化-厌氧氨氧化技术、全程自养脱氮工艺（CANON）、限氧亚硝化与厌氧氨氧化相耦合（OLAND）]的影响。通过综述发现在盐度耐受范围内,新型技术脱氮性能影响较小,甚至会促进新型工艺脱氮,而超过一定范围后会显著抑制新型技术的脱氮性能,这主要是新型技术中多种微生物的相互作用及其自身活性受到盐度影响所致,在反应器中添加嗜盐菌和经过一定盐度驯化的微生物可处理更高盐度的含氮废水。最后文章指出加强盐度对新型脱氮技术中微生物群落结构及代谢模式的影响分析、耐盐脱氮微生物的筛选应用及微生物耐盐响应机制的研究是改进和提高自身技术处理性能的根本,已成为高盐含氮废水处理的研究方向。     

新型生物脱氮工艺的研究和进展

该文介绍了新型的脱氮理论及工艺,如将硝化反应控制在亚硝酸阶段、随后脱氮的短程硝化反硝化,在一个反应器中同时完成,硝化和反硝化的同步硝化反硝化以及在反硝化氨氧化菌作用下,由亚硝酸盐直接氧化氨氮完成脱氮的厌氧氨氧化等。     

氮负荷波动对厌氧氨氧化/反硝化协同脱氮效能影响

在厌氧折流板反应器(ABR)中探究厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的分步培养，以及进水氮负荷波动对系统性能的影响。结果表明，维持C/N为0.65，逐步提升总氮负荷(NLR),50 d左右可实现厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮，总氮去除率可达95.8%。NLR波动值低于1.04 kg/(m³·d)时，对工艺脱氮性能无显著影响。负荷变化幅度越大，厌氧氨氧化菌活性受抑制越显著，对反硝化菌基本无影响，负荷波动值达到2.10 kg/(m³·d)时厌氧氨氧化对氮的去除贡献(C_A)下降至54.8%，反硝化耦合厌氧氨氧化协同脱氮可有效提升系统的稳定性。胞外聚合物(EPS)对系统负荷波动有较好的响应规律，负荷波动越大，EPS提高越多，有利于提高系统性能的稳定性。     

常温下接种回流污泥实现BAF一体化自养脱氮工艺

为实现高氨氮废水的高效低耗稳定去除,在常温条件下,对曝气生物滤池（BAF）中实现与稳定短程硝化-厌氧氨氧化自养脱氮工艺进行了研究。研究结果表明：常温条件下,BAF接种二沉池回流污泥,采用闷曝-连续运行结合的接种挂膜方式,可成功实现短程硝化-厌氧氨氧化一体化自养脱氮。闷曝阶段使种泥活性恢复,而连续流运行过程中游离氨（FA）浓度高,可抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）,实现BAF中亚硝酸盐累积;通过调整BAF回流方式,降低回流液中NO₂^--N,防止NOB生长,并通过厌氧氨氧化（Anammox）滤池出水回流方式,接种微量Anammox菌,运行80 d可实现短程硝化-厌氧氨氧化,140 d后系统运行稳定,总氮（TN）去除率达76.62%。生物滤池有利于短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实现与稳定,生物膜中不同厚度存在好氧缺氧环境,利于氨氧化菌（AOB）和Anammox菌共存;滤料的过滤作用有效地防止了Anammox菌流失,使其在系统中不断累积生长。不仅如此,AOB和Anammox菌均为自养菌且生长缓慢,避免了生物滤池的频繁反冲洗,简化了生物滤池的运行。气水比是BAF中一体化运行的关键参数,本研究中最佳的气水比为12：1,氨氮去除负荷达到0.91 kg N·m^-3·d^-1,氨氮和TN去除率分别可达96.86%和85.47%。     

Autotrophic biological nitrogen removal from saline wastewater under low DO

BACKGROUND: This study was conducted to investigate the feasibility and performance of nitrogen removal through the complete autotrophic nitrogen removal over nitrite (CANON) process for saline wastewater in a continuous reactor, and to characterize microorganisms in the sludge from the reactor using DNA‐based techniques. RESULTS: The nitrogen removal experiment in the reactor was operated over five phases for 286 days treating a synthetic sewage of 1.2% salinity at 21–25 °C. At dissolved oxygen (DO) concentrations of 0.5–1.0 mg L^?1 and in the presence of glucose, NO₂^? was accumulated, indicating the activity of ammonia‐oxidizing bacteria (AOB). At DO concentration of 0.5 mg L^?1 without organic substrate, the anaerobic ammonium oxidation (Anammox) process was the major pathway responsible for nitrogen removal, with a total nitrogen removal of 70% and an ammonium conversion efficiency of 96%. A maximum ammonium removal rate of 0.57 kg‐N m^?3 d^?1 was achieved during the experimental period. The concentrations of AOB and Anammox bacteria were monitored over the operation of reactor using quantitative real‐time polymerase chain reaction (qRT‐PCR). CONCLUSION: In this study, autotrophic nitrogen removal process was achieved under salinity condition in a one‐reactor system. An over 100 fold increase of AOB was found due to the increased supply of ammonium at the beginning, then AOB concentration decreased temporarily in correspondence with the decreased DO, and the AOB resumed their concentration at the last phase. The Anammox bacteria abundance was about 150 fold higher than that at the beginning, indicating the successful enrichment of Anammox bacteria in the reactor. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

厌氧氨氧化（Anammox）工艺的强化方法研究进展

厌氧氨氧化（Anammox）工艺是一种经济高效的新型生物脱氮技术,但是Anammox菌倍增时间长、对环境条件敏感、易受各类污染物的抑制等劣势成为其推广应用的重要瓶颈,对Anammox工艺进行强化可以有效解决这一问题。本文从Anammox菌的富集（包括加速颗粒化、使用生物膜、采用膜生物反应器等）、添加化学物质（二氧化锰、氧化石墨烯、铁离子、Anammox中间产物等）、施加物理场（超声波、磁场、电场等）以及生物强化和菌种流加等方面,介绍了目前国内外关于Anammox工艺强化的研究进展,分析了技术要点,解析了强化机理,最后指出未来的研究方向应集中于强化参数的优化、不同强化策略的综合作用、强化的长期作用效果以及对强化机理的深入研究等方面。     

基于厌氧氨氧化技术处理市政污水的研究进展

市政污水具有氨氮浓度低、有机碳源含量低、微生物数量大等特点,而传统的生物脱氮工艺很难在低碳源情况下高效脱氮。厌氧氨氧化(Anammox)工艺具有无需外加有机碳源、氨氮降解途径短、节省基建费用、氨氮去除率高等优点,成为新一轮市政污水处理工艺革新的焦点。对国内外利用Anammox处理市政污水最新研究进展进行了系统总结,以期为Anammox实际工程应用提供参考。     

一段式厌氧氨氧化工艺亚硝酸盐氧化菌抑制方法研究进展

近年来,厌氧氨氧化工艺（anaerobic ammonium oxidation, Anammox）作为一种新型的脱氮技术,由于其耗能少、效率高而被应用于高氨氮废水的处理中。然而,实际运行的厌氧氨氧化工程中有时会出现亚硝酸盐氧化菌（nitrite oxidizing bacteria, NOB）大量繁殖的情况,导致硝酸盐积累,脱氮效率下降。在一段式Anammox反应器中,通过控制某些影响因素,如调节体系中的溶解氧,控制游离氨和游离亚硝酸的浓度,调控碳源浓度以及外加中间产物（N₂H₄、NO和NH₂OH）等方式,能够在维持Anammox工艺脱氮效率的同时有效抑制NOB。除了系统地综述一段式Anammox工艺中NOB抑制手段以外,将进一步讨论实际Anammox工程应用中抑制NOB大量繁殖行之有效的手段。     

短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理低C/N比生活污水

为快速实现低C/N比生活污水高效低耗稳定脱氮,在常温条件下,对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动及脱氮性能进行研究,在常温,高DO（2.5 mg·L^-1）条件下,采用实时控制结合神经网络模型预测控制可快速启动短程硝化,亚硝积累率达到95%以上。由于生物膜的独特结构可为厌氧氨氧化（Anammox）菌提供良好的厌氧环境,因此选用生物滤池来实现厌氧氨氧化,启动期间克服了温度变化的影响,第173天后,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率达到90%以上,TN去除率达到80%,Anammox滤池成功启动。后续将短程硝化与厌氧氨氧化耦合,通过逐步提高滤速启动耦合系统,Anammox滤池滤速可提高到0.5 m·h^-1,总氮容积负荷达到0.75 kg·m^-3·d^-1。系统出水TN平均浓度为8 mg·L^-1,实现了短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺稳定高效地处理生活污水。     

厌氧氨氧化结构体、形态与功能

厌氧氨氧化工艺是一种新型废水生物脱氮工艺,已成为环境工程领域的研究热点并得到广泛应用。厌氧氨氧化颗粒污泥床反应器是一种高效生物反应器,以颗粒污泥形态存在的生物相是这种反应器高效工作的必要基础。在颗粒污泥床反应器中,生物相由大到小可依次分为污泥床体、颗粒污泥以及功能菌群。综述了厌氧氨氧化结构体的形态和功能及其与装置工况的密切关系,以期为反应器的实时优化和过程控制提供指导。     

曝气量对不同填料CANON反应器运行效率的影响

<正>引言一般而言,生物脱氮是采用常规的硝化反硝化工艺去除的,但此工艺对大多数高氨氮废水而言,并不适用,这是因为高氨氮废水往往会面临碳源不     

The shear force amendments on the slugging behavior of upflow Anammox granular sludge bed reactor

The granulation of Anammox sludge plays an important role in improving the efficiency of high-rate Anammox bioreactors. The present study involved the use of anaerobic granular sludge to start up the Anammox process to accomplish granulation in Anammox reactor. The accumulation of nitrogen gas and subsequent slugging behavior were observed in the upflow Anammox granular sludge bed (AGSB) reactor, resulting in deteriorated effluent quality. Based on shear force analysis of the gas column under the quasi-steady state, the liquid-induced shear force was increased by progressively shortening of hydraulic residence time (HRT) and implementing effluent recycling. It appeared to be the right strategy to eradicate the slugging behavior which disappeared completely when HRT was shortened to 1.10 h with liquid upflow velocity of 1.30 cm min⁻¹. The application of high shear stress enhanced the nitrogen removal performance to 15.40 kg-N m⁻³ d⁻¹. Thus the amendments in the liquid-induced shear force by shortening HRT may be an appropriate strategy to overcome slugging behavior of the Anammox reactor.