厌氧氨氧化耦合异养反硝化的脱氮性能及污泥性状

通过连续实验和血清瓶批式实验研究了厌氧氨氧化耦合异养反硝化的代谢特性。在pH 7.8、温度25℃左右、水力停留时间1.5 h和苯酚浓度18.82 mg/L的条件下,耦合反应器能长期稳定运行。结果表明,NH+4-N、NO-2-N去除率高达100%,TN去除率为87.51%。消耗的NH+4-N、NO-2-N与生成的NO-3-N之比为1∶1.49∶0.12,平均总氮容积负荷为2.53 kg/(m3·d),平均总氮去除负荷可达2.26 kg/(m3·d)。系统内异养反硝化与厌氧氨氧化存在协同和竞争关系,总氮的去除是异养反硝化菌和厌氧氨氧化菌共同作用的结果。耦合系统中ANAMMOX对TN去除贡献率达到86.72%,异养反硝化对TN去除贡献率达到13.28%(其中以NO-2-N为电子受体的反硝化比例为7.16%,以NO-3-N为电子受体的反硝化比例为5.89%)。污泥性状研究表明,颗粒污泥存在3种形式:一种是ANAMMOX颗粒污泥;一种是苯酚反硝化颗粒污泥;一种是ANAMMOX菌外面包裹苯酚反硝化菌的颗粒污泥。另外,颗粒污泥的无机组分较高。污泥扫描电镜照片显示厌氧氨氧化菌为球状,反硝化菌为短杆状。     

一株高效异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定及脱氮性能

从经驯化的污泥中筛选出一株异养硝化-好氧反硝化细菌,编号为TN-05,通过形态学特征观察,生理生化特征试验和核酸序列分析鉴定其为门多萨假单胞菌（pseudomonasmendocina）。同时对其进行脱氮性能研究,结果表明,TN-05具有较好的异养硝化能力,菌株在培养至48h时对总氮和氨氮去除率均能达95％以上。通过反硝化能力验证实验发现,菌株对NO3-N和N0f—N也分别具有较好的去除效率。将菌株应用于人工合成废水中,发现对废水中氨氮优先利用并能在24h时使去除率接近100％,对硝态氮和亚硝态氮也具有一定的去除效率。因此,菌株TN-05是一株同时具备异养硝化和好氧反硝化能力的高效菌株。     

异养硝化及其在污水脱氮中的作用

通过与传统自养硝化作用的比较，异养硝化作用不仅是客观存在的过程，而且某些特殊的异养菌，可以同步进行异养硝化和好氧反硝化，对于污水脱氮具有重要的理论意义和应用价值。     

异养硝化-好氧反硝化菌YZ-12的脱氮性能及其对养殖废水的处理效果

为获得高效脱氮菌,从南昌县一中型养猪厂曝气池筛选出一株异养硝化-好氧反硝化菌株YZ-12,经过16S r RNA基因序列分析,鉴定其为Klebsiella oxytoca;随后检测了该菌株的硝化和反硝化能力。结果表明,在NH₄⁺-N质量浓度为100 mg·L-1的硝化培养基和NO₃^--N质量浓度为400 mg·L-1的反硝化培养基中,NH₄⁺-N去除率在96%以上,NO₃^--N去除率在99%以上,无NO₃^--N、NO₂^--N积累。同时,还考察了碳源、氮浓度、C/N、p H、盐度5种单因素对菌株脱氮效果的影响。结果表明,菌株最佳脱氮条件为C/N=10、p H=7、盐度≤10 mg·L-1、NH₄⁺-N质量浓度≤150 mg·L-¹、NO₃     

一段式短程硝化-厌氧氨氧化耦合缓释碳源滤柱深度去除总氮

在SBR中进行一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动驯化,并在达到稳定运行时,让SBR出水进入不同缓释碳源体积填充比的滤柱中,进行深度脱氮研究。结果表明,在SBR中经过176 d的启动驯化,成功实现一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的稳定运行,进水${\rm{NH}}_4^ + $-N为100 mg·L⁻¹,${\rm{NH}}_4^ + $-N去除率达98%,TN去除率达73%。AOB及Anammox菌活性分别提高至8.6 mg·(h·g)⁻¹和12.6 mg·(h·g)⁻¹,而NOB活性小于1.0 mg·(h·g)⁻¹;在15 ℃低温条件下的深度脱氮研究中,缓释碳源体积填充比为15%的滤柱具有最佳的脱氮效果,出水TN小于5 mg·L⁻¹,平均出水COD值为19.3 mg·L⁻¹,该滤柱中通过一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应和反硝化反应的共同作用完成深度脱氮。SBR与缓释碳源体积填充比为15%的滤柱组成的耦合系统平均TN去除率达96.7%,较SBR提升了28.9%。     

UASB反应器厌氧氨氧化菌的脱氮特性研究

研究UASB厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应器运行情况,采用普通城市污水厂活性污泥接种,人工合成废水,pH值在7.4～7.8之间,温度控制在(32±1)℃。在反应器稳定运行270～450 d之间的180 d中,对NH⁺₄-N和NO^-₂-N去除率均达到99.9％以上,总氮去除率保持在90％以上,NO^-₃-N产生量在20～30 mg/L之间波动。研究表明,UASB厌氧氨氧化反应器处理废水效果明显,对NH⁺₄-N、NO^-₂-N和TN去除率高,NO^-₂-N和NH⁺₄-N比值可以指示厌氧氨氧化反应器性能的演变。UASB反应器稳定运行阶段容积负荷的影响较小,ANAMMOX菌对合成废水适应性强,反应器抗冲击能力较强,受冲击后恢复迅速。出水pH值稳定在8.5附近,pH值变化情况可作为反应器运行状况的指示。关键词硝化厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床生物脱氮     

短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺在脱氮领域的研究进展

基于全程硝化反硝化的传统生物脱氮工艺在硝化过程中需要大量氧气供应,反硝化过程需要有机物作为碳源,存在能耗与药耗过大的问题.为了降低废水脱氮的成本,短程硝化(PN)—厌氧氨氧化(ANAMMOX)组合工艺(PNA工艺)得到了高速发展.综述了PNA工艺的影响因素,重点介绍了4种基于PN与ANAMMOX原理开发的衍生PNA工艺...     

异养硝化-好氧反硝化菌粪产碱杆菌的脱氮特性

为了对粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis No. 4)的脱氮特性进行研究,提出了不同环境因子对菌株脱氮性能影响的对比实验。结果表明,该菌能利用柠檬酸钠和乙酸钠作为惟一碳源,以柠檬酸钠为碳源时脱氮活性最高,硝酸铵、氯化铵、碳酸铵和硫酸铵4种铵盐均能作为惟一氮源,而硝态氮和亚硝态氮几乎不能被该菌代谢转化;当温度在30~37℃、摇床转速超过120 r/min、pH为6~8之间时,该菌对氨氮的去除效果最好;该菌对高中低浓度的氨氮都具有很好的去除效果,对高浓度的氨氮有很好的耐受性;该菌对0%、3%盐度的适应期较短,对6%的盐度经过较长时间的适应期后,也能够快速地处理氨氮,具有良好的耐盐性。     

一株异养硝化-好氧反硝化功能菌的分离鉴定及其脱氮特性

从活性污泥中筛选出一株具有异养硝化同时好氧反硝化功能菌N7,经分析鉴定为Acinetobacter calcoaceticus（醋酸钙不动杆菌）。以硫酸铵为氮源、丁二酸钠为碳源,菌株N7对NH4+-N去除率高达99.2%,TN去除率为67.1%,异养硝化效果较好。分别以硝酸钾和亚硝酸钠为氮源,在30℃,150 r·min-1下培养,其TN去除率分别为62.7%和75.0%,表明N7具有良好的好氧反硝化效果。单因素实验结果表明菌株N7的最佳反硝化条件为：温度30℃、转速230 r·min-1、C/N 35、pH 8.1。     

一段式短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理厌氧膜生物反应器出水

采用移动床生物膜反应器,通过一段式短程硝化-厌氧氨氧化耦合短程反硝化工艺处理主流厌氧消化出水。在溶解氧浓度(DO)维持在(1.45 ± 0.15)mg·L⁻¹的条件下,出水TN低至(10.7 ± 2.4）mg·L⁻¹、${{\rm{NH}}_4^{+}} $-N转化率达到(86.8 ± 4.5)%,平均TN去除率为(78.9 ± 4.9)% (最高达84.0%)、TN去除负荷为0.38 kg·(m³·d)⁻¹。分析氮的去除路径表明,低浓度有机物诱导反硝化菌主要发生短程反硝化,耦合系统脱氮贡献主要来源于厌氧氨氧化。在载体上,生物膜实现了厌氧氨氧化菌的有效富集,其中菌的活性为873.9 mg·(g·d)⁻¹;而氨氧化细菌主要存在于絮体污泥中,占总菌比例为(38.7 ± 5.9)%;亚硝酸盐氧化细菌则仅占(7.8 ± 2.8)%,说明其受到一定程度抑制。本研究结果可为anammox在主流厌氧消化出水深度处理中的应用提供参考。     

短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统处理集便器污水

集便器污水具有高有机物、高悬浮物、高氨氮、高磷及低碳氮比的特点。采用一体式短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统进行集便器污水的污染物去除效能研究。结果表明,将氨氮为400~500 mg·L⁻¹、COD约400 mg·L⁻¹的集便器污水作为实验进水,按照分阶段分比例的进水方式,经过约75 d运行,最终出水氨氮及总氮仅为40.20 mg·L⁻¹和67.40 mg·L⁻¹,去除率分别为90.84%和86.90%,总氮去除负荷为0.141 kg·(m³·d)⁻¹。微生物分析结果表明,Candidatus_Brocadia始终是系统内的厌氧氨氧化优势菌属,且运行稳定后其相对丰度达到约30.70%。本研究可为集便器污水脱氮工艺应用技术提供参考。

     

生物脱氮新技术研究进展

本文对短程硝化反硝化、同时硝化反硝化及厌氧氨氧化物脱氮新技术的研究和开发进展进行了简单的综述和讨论,并指出了这些新技术的特点和研究开发应用的前景。     

主流程厌氧氨氧化耦合多种脱氮途径处理市政污水

采用厌氧-好氧-缺氧推流反应器,研究实现低碳氮比主流程厌氧氨氧化(anammox)耦合多种脱氮途径的启动条件,并对脱氮途径进行分析。首先进行短程硝化驯化启动,接着在缺氧池投加填料以及接种厌氧氨氧化细菌(AnAOB),进行主流程anammox工艺脱氮。结果表明,好氧池DO约为1.5 mg·L⁻¹时,NH₄⁺-N去除率为80%,亚硝氮积累率为50%,短程硝化驯化启动成功。AnAOB接种启动后,在维持缺氧池DO为0.3~0.5 mg·L⁻¹,缺氧池NH₄⁺-N去除量为好氧池的3倍时,可实现进水C/N为2,出水总无机氮 (TIN) 低于6 mg·L⁻¹,NH₄⁺-N去除率>95%,这表明anammox驯化启动成功。分析缺氧池氮素变化情况表明缺氧池存在anammox及反硝化多种脱氮途径。高通量测序结果可确定Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia等AnAOB菌属及Denitratisoma(反硝化菌)在缺氧池中显著存在,从微生物种群角度解析了anammox及反硝化等多种脱氮途径,使出水TIN<6 mg·L⁻¹。该工艺可调控主流程anammox耦合多种脱氮途径,为低C/N市政污水深度脱氮提供可行的技术途径。     

HRT对UASB厌氧反硝化脱氮的影响

在反硝化脱氮的影响因素方面,研究多集中在碳源种类和碳氮比（C/N）2 个方面,而对水力停留时间（HRT）的影响很少有报道。采用UASB 作为厌氧反硝化反应器,进水NO3--N 为50 mg·L-1,C/N 比固定为1.5,分别以葡萄糖和乙酸钠作碳源,研究HRT 对反硝化效果的影响。结果表明：当外加碳源为葡萄糖时,最佳HRT为6 h,此时NO3--N和TN的去除效果最好,去除率分别为79.5%和63.8%,出水NO2--N和NH4+-N浓度分别为4.69 mg·L-1和2.22 mg·L-1;当外加碳源为乙酸钠时,最佳HRT为4 h,对应的NO3--N和TN去除率分别为99.0%和91.4%,出水NO2--N和NH4+-N浓度分别为3.08 mg·L-1和0.47 mg·L-1。HRT对反硝化效果有显著影响,且跟碳源种类有关。HRT会影响反硝化菌、反硝化异化还原成铵（DNRA）细菌和其他异养菌之间的平衡。     

压力式接触氧化法同步硝化反硝化脱氮性能研究

研究了压力式接触氧化法的脱氮性能,分析了容积负荷、溶解氧和停留时间等因素对反应器脱氮效果的影响.研究表明,压力式接触氧化法具有明显的同步硝化反硝化现象,当HRT=1.8 h时,DO高达5.4 mg/L,可获得90%以上的反硝化率.当HRT=1.8 h,溶解氧4～5 mg/L,容积负荷为10～12 kg COD/(m3·d)时,氨氮去除率80%左右,总氮去除率达70%～80%.     

厌氧膜生物反应器的发展及其耦合厌氧氨氧化脱氮的研究综述

由于厌氧膜生物反应器(AnMBR)在水中有机物资源化利用方面具有独特的优势,逐步成为污水处理领域的研究热点。从反应器与膜组件的配置、有机物的去除以及产甲烷率等方面讨论了影响AnMBR运行效果的主要因素。结合污水深度脱氮的需求,探讨了厌氧氨氧化(ANAMMOX)自养脱氮与AnMBR的耦合技术。介绍了国内外相关耦合工艺的应用形式,总结了关于该耦合工艺最新的研究方法、运行效果等,展望了该技术在污水处理领域的应用前景。     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明, 当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L⁻¹,COD值为4 000~5 000 mg·L⁻¹时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m³·d)⁻¹、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L⁻¹)、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中${\rm{NO}}_x^{-} $-N浓度为154.5 mg·L⁻¹,仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L⁻¹)。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水${\rm{NH}}_4^{+} $-N、${\rm{NO}}_2^{-} $-N、${\rm{NO}}_3^{-} $-N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L⁻¹,TN≤15 mg·L⁻¹,进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

不同污泥源条件下ANAMMOX启动及其与反硝化协同脱氮对比

采用城市生活污水配水同时启动两组ASBR,R1接种好氧硝化污泥,R2按2∶1混合接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥,研究2个ANAMMOX反应器启动的可行性及其差异。实验结果表明,R1和R2均可成功启动ANAMMOX,R1需130 d,R2仅需73 d;稳定期R1和R2反应器NH4+-N、NO2--N和TN去除率分别达95.30%、91.30%、76.28%和96.2%、98.3%、90.1%,且周期内NH4+-N、NO2--N和NO3--N降解规律相似;R1和R2反应器发生的主要反应为厌氧氨氧化,但同时存在反硝化作用;2组反应器稳定运行后污泥颜色、形态及微生物组成相似,经SEM观察多为球状菌。     

异养硝化型生物滤池处理高盐废水的脱氮性能及途径

为了解决高盐废水生物脱氮效能低的问题,利用异养硝化型曝气生物滤池(heterotrophic nitrification biological aeration filter,HNBAF)处理不同氮源模拟高盐废水,研究了HNBAF系统的脱氮性能,并采用15N同位素示踪法测定了反应过程中产生的气态产物(N2O、N2),以揭示HNBAF系统的脱氮途径。结果表明：当NH4Cl作为唯一氮源时,${{\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除率最高可达到99.77%,NH2OH-N, ${{\rm{NO}}_3^ - }$-N积累量较低,未检测到明显${{\rm{NO}}_2^ - }$-N的积累;外加中间产物NH2OH-N可对${{\rm{NH}}_4^ +} $-N去除产生抑制,而加入${\rm{NO}}_2^ - $-N和${{\rm{NO}}_3^ - }$-N等中间产物基本不影响${{\rm{NH}}_4^ +} $-N的正常降解;当以KNO3为唯一氮源时,${{\rm{NO}}_3^ -} $-N的去除率最高可达到96.76%,${{\rm{NH}}_4^ + }$-N、${{\rm{NO}}_2^ - }$-N和NH2OH-N等产物积累量较低。当分别以15${{\rm{NO}}_2^ - }$、15${{\rm{NO}}_3^ - }$为氮源时,均可同时检测到15N2O和15N2。该HNBAF系统对${{\rm{NH}}_4^ + }$-N、${{\rm{NO}}_2^ - }$-N、${{\rm{NO}}_3^ - }$-N和NH2OH-N的去除主要包括硝化、好氧反硝化和同化等作用,主要脱氮途径为${{\rm{NH}}_4^ + }$-N→NH2OH-N→${{\rm{NO}}_3^ - }$-N→ ${{\rm{NO}}_2^ -} $-N→ N2O/N2,与此同时,NH2OH-N和${{\rm{NH}}_4^ + }$-N之间以及${{\rm{NO}}_3^ -} $-N和${{\rm{NO}}_2^ -} $-N之间均可以相互转化。