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%。     

短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺对氨淋洗液的处理效果

为证明短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理氨淋洗液的可行性,采用生物滴滤池(BTF)进行氨淋洗液的短程硝化,然后利用厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床(UASB)对淋洗液进行脱氮处理。结果表明：当氨浓度为0.03~0.31 mg·L⁻¹时,80%以上的氨被淋洗至液相,淋洗液中28%~84%的氮素可通过后续厌氧氨氧化过程被去除;在低、高氨负荷(0.072~0.72 kg·(m³·d)⁻¹)时,BTF均可实现对氨淋洗液的短程硝化,证明亚硝酸的积累与氨负荷无明显关系;利用淋洗液中游离氨、游离亚硝酸对氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌的抑制作用以及O₂传质的限制作用实现短程硝化。保证短程硝化BTF中亚硝酸积累、氨吸收效果、氨生物转化效率的最佳回流比为1∶2。上述研究结果可为采用短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理氨淋洗液提供参考。     

微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-反硝化组合工艺处理餐厨沼液

针对餐厨沼液高氨氮、低C/N的特点,采用“微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-BioClens反硝化”工艺,进行了餐厨沼液脱氮除碳的小试研究。经150 d的运行优化,系统稳定后该工艺的耗氧有机物 (以COD计) 、TN平均去除率分别达到81.3%和81.8%。微氧曝气单元为厌氧氨氧化单元消除餐厨沼液中有机物的影响并保留NH₄⁺-N,其耗氧有机物 (以COD计) 及NH₄⁺-N去除率分别为81.6%和13.7%,为厌氧氨氧化稳定运行提供保障。厌氧氨氧化单元是NH₄⁺-N的主要去除单元,稳定后运行后总氮去除负荷为0.480 kg·(m³·d)⁻¹;BioClens反硝化单元对前两段工艺中产生的NO₃⁻-N进行反硝化深度去除,在以乙酸钠为碳源,包埋固定化填料填充比为5%、C/N=3的情况下,其平均NO₃⁻-N去除率达90%。该工艺实现了对餐厨沼液经济高效处理,具有应用潜力。

     

不同气源曝气对一段式厌氧氨氧化工艺启动与运行的影响

在(30±2) °C的条件下,通过精确控制供氧量,以氧气为气源培养E1反应器,以空气为气源培养E2反应器,探究了不同气源对一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺启动、负荷提升及稳定运行效果的影响。结果表明：以氧气为气源的E1反应系统一段式短程硝化-厌氧氨氧化效果更佳,E1反应器中的${\rm{NH}}_4^ + $-N去除率在95%以上,TN去除率在85%以上,实现负荷提升的时间在10 d左右;在实现一段式短程硝化-厌氧氨氧化后,E1反应系统内ΔTN/Δ${{\rm{NH}}_4^ +} $-N和Δ${{\rm{NO}}_3^ - }$-N/Δ${{\rm{NH}}_4^ + }$-N稳定在0.88和0.11;E1、E2反应器内的AOB活性由0.3 mg·(g·h)−1分别提升至6.3 mg·(g·h)−1和5.9 mg·(g·h)−1,AnAOB的活性由1.5 mg·(g·h)−1分别提高到9.5 mg·(g·h)−1和8.6 mg·(g·h)−1。通过不同气源对一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺启动与运行的作用效应对比,证明了以氧气为气源应用于一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的可行性与优势。以上研究结果可为其在厌氧氨氧化工程的应用提供参考。     

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。     

填充矿化状垃圾填埋物的短程反硝化-厌氧氨氧化反应器处理低C/N氨氮废水

矿化状垃圾填埋物在长期厌氧稳定化过程中形成了一些独特的理化性质和微生物学特性,使其可用于水处理工艺.以矿化状垃圾填埋物为填充物,研究其在短程反硝化和厌氧氨氧化工艺中对系统性能的影响.结果表明:矿化状垃圾填埋物可通过短程反硝化实现亚硝酸盐积累,当进水C/N为2时NO2--N积累达50％,可为后续与厌氧氨氧化耦合脱氮提供基...     

外加电势强化厌氧氨氧化工艺处理垃圾焚烧渗沥液短程硝化出水

利用外加电势强化厌氧氨氧化处理垃圾焚烧渗沥液短程硝化出水, 研究外加电势对系统脱氮及有机物去除的影响。结果表明, 在外加电势为0.06 V时, TN的去除率由43.2%提升至71.3%, COD的去除率由12.1%提升至24.4%。渗沥液中分子质量大于20 kDa的有机物在外加电势的作用下被部分降解成分子质量相对较小的有机物。外加电势也会刺激微生物产生更多的EPS且能提高其中PN/PS的比值, 这有利于厌氧氨氧化菌在电极表面的生长和富集, 增强微生物的活性。电极生物膜中细胞色素c(Cyt-c)、亚硝酸盐还原酶(Nir)、肼合成酶(HZS)和肼脱氢酶(HDH)4种厌氧氨氧化菌的功能酶的活性也在外加电势的作用下得到了提升。     

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。

     

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...     

固定化氨氧化细菌短程硝化特性研究

以高分子聚合物为载体,采用固定化细胞增殖技术固定氨氧化细菌,研究温度、pH、碱度和溶解氧等因素对短程硝化过程的影响.实验结果表明,最适宜的温度、pH分别是30℃和8.5;当碱度/NH4 -N(质量比)=6.75时,亚硝化率为87.5%;溶解氧浓度影响氨氧化速率,但对亚硝化率影响不大,溶解氧的适宜质量浓度为403 mg/L.     

MBBR一体式耦合短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥水

采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理已回收磷后的实际污泥水,在进水平均氨氮浓度为167.51 mg·L⁻¹、HRT为22.24 h、DO为0.5 mg·L⁻¹和温度为24~26 ℃的条件下实现了一体式短程硝化-厌氧氨氧化过程的耦合,对氨氮和总无机氮的最大去除率可达96%和79.7%。但是,一体式反应器受DO浓度影响较大,维持稳定的DO浓度对于系统的氮去除非常重要。荧光原位杂交(FISH)及高通量测序结果表明,MBBR的生物膜及活性污泥中Nitrosomonas菌分别占总菌数的10.46%和21.46%,厌氧氨氧化菌的优势菌种Candidatus Kuenenia在生物膜和活性污泥中分别占总菌数的4.13%和0.71%。因此,MBBR中活性污泥主要完成亚硝化,生物膜主要完成厌氧氨氧化,常温条件下,两者在一个反应体系中共同完成了对污泥水中氮的高效自养脱除。以上结果表明了一体式反应器处理实际污泥水的可行性,可为该工艺在实际工程中的应用提供参考。     

纯种氨氧化菌短程反硝化特性

以Comamonas aquatica LNL3为研究对象,根据其既能短程硝化又能短程反硝化的特性,采用好氧方式富集和固定化菌种,再以厌氧方式驯化,得到具有高效短程反硝化特性的纯种氨氧化菌。采用扫描电镜对固定化前后的载体进行表征,且用正交试验考察了不同环境因子(温度、pH、碳氮比、溶解氧)对Comamonas aquatica LNL3短程反硝化的影响。结果表明,所用载体与Comamonas aquatica LNL3有良好的亲和性,适于微生物的固定化;环境因子对Comamonas aquatica LNL3短程反硝化影响大小顺序为:温度>pH>DO>C/N;在环境条件改变过程中当温度为35℃,pH=8,C/N=3,DO=2.5 mg/L时,Comamonas aquatica LNL3短程反硝化速率达到最大,为32.63 mg/(L.h);研究结果还表明,Comamonas aquatica LNL3具有好氧反硝化特性,适宜处理低碳氮比废水。     

低浓度乙酸盐诱导下厌氧氨氧化与异养反硝化高效耦合脱氮

通过连续流实验研究了低浓度乙酸盐诱导下厌氧氨氧化颗粒污泥与异养反硝化菌的耦合脱氮性能,同时采用批试实验考察耦合系统中的氮素转化及去除途径。结果表明：采用低浓度乙酸盐对厌氧氨氧化颗粒污泥进行驯化,可以实现厌氧氨氧化与异养反硝化的高效耦合脱氮。系统在稳定时期,进水NH4+-N为30~40 mg·L-1、NO2--N为45~55 mg·L-1、CH3COONa为60~80 mg·L-1,NH4+-N、NO2--N和TN的去除率分别为93.84%、94.62%和86.46%。耦合系统中的颗粒污泥同时存在厌氧氨氧化特性、硝化特性和反硝化特性。颗粒污泥表现出良好的厌氧氨氧化特性,总氮去除速率为12.46 mg·（g MLSS·h）-1。系统中存在的硝化细菌可以消耗进水中的溶解氧从而缓解溶解氧对ANAMMOX菌的抑制,其中AOB活性高于NOB活性。系统中颗粒污泥对硝氮的反硝化作用强于对亚硝氮的反硝化作用,亚硝氮反硝化和硝氮反硝化的降解速率分别为1.89和3.59 mg·（g MLSS·h）-1。当亚硝氮和硝氮同时存在时,反硝化菌优先将硝氮还原成亚硝氮。     

玻纤管动态膜生物反应器短程硝化反硝化去除污染物

利用玻纤管作为膜组件材料制作了一套动态膜生物反应器（DMBR）,并结合A/O工艺组成DMBR -A/O污水处理装置,研究了其在全程硝化反硝化（阶段I）和短程硝化反硝化（阶段II）条件下对生活污水的处理效果、膜污染状况及恢复膜通量的措施。结果表明：当运行通量为15 L·（m2·h）-1时,阶段I可连续运行15 d,而阶段II可连续运行30 d;水力停留时间为8 h时,阶段I、II对COD、NH4+-N去除率均大于85%,差别不明显,但对TN的去除率分别为58%和75%。因此,与全程硝化反硝化相比,短程硝化反硝化可显著缓解膜污染,并可显著提高脱氮效率。此外,被污染后的膜组件经水力冲洗和0.05%NaClO溶液浸泡12 h后,几乎能够完全恢复膜组件性能。     

微量NO2对厌氧氨氧化甲烷化反硝化耦合影响的动力学分析

采用批试验方法,研究微量NO2对颗粒污泥厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化耦合的影响。基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO2强化函数,估计了强化函数中的最大强化系数（30.55）、NO2半饱和常数（1.96 mg/L）、NO2抑制常数（0.0082 mg/L）和基础速率系数（0.0314）。微量NO2对甲烷化和反硝化动力学可用反竞争性抑制动力学方程进行描述。甲烷化的最大比乙酸盐去除速率为0.15 mg COD/（mg VSS·h）,乙酸盐半饱和常数为395 mg COD/L,NO2抑制系数为0.623 mg/L。反硝化的亚硝酸盐氮最大去除速率0.00685 h-1,亚硝酸盐氮半饱和常数 0.214 mg/L,NO2抑制系数为22.4 mg/L。试验中大部分的NOx气体物质出现损失。     

一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺处理中低浓度模拟氨氮废水

采用序批式反应器(sequencing batch reactor, SBR)研究了一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺处理中低浓度氨氮废水的运行稳定性。结果表明,在温度为35 ℃、进水氨氮浓度为200 mg·L⁻¹、溶解氧为0.2~0.4 mg·L⁻¹条件下,一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器去除负荷(以TN计)可达到0.24 kg·(m³·d)⁻¹,平均去除率为75.84%,成功实现了一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化的稳定运行。污泥中氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria, AOB)和厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonia oxidation, Anammox)活性(以${\rm{NH}}_4^ + $-N计)分别稳定在877.24 mg·(g·d)⁻¹和127.61 mg·(g·d)⁻¹,亚硝酸氧化菌(nitrite oxidizing bacteria, NOB)活性由60.84 mg·(g·d)⁻¹(以${\rm{NO}}_2^ - $-N计)下降至18.54 mg·(g·d)⁻¹,NOB被成功抑制,AOB与Anammox菌之间形成良好的协同作用,保证了稳定的脱氮效果。FISH结果表明,污泥中的优势菌为AOB和Anammox菌,从微生物角度佐证了一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器维持较好脱氮效果的长期运行稳定性。一段式部分亚硝化厌氧氨氧化工艺的稳定运行可为厌氧氨氧化技术处理中低浓度氨氮废水提供参考。     

基于溶解氧和缺氧时长调控的间歇曝气策略对短程硝化脱氮工艺的影响

短程硝化的实现可推动能源节约型脱氮工艺的应用。通过阐述间歇曝气策略实现短程硝化的机理,分析了应用间歇曝气策略实例中的运行参数,总结了DO协同缺氧时长分别在单独短程硝化工艺、短程硝化-反硝化(PN/D)工艺以及短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺中的影响效果,如对功能菌活性和系统脱氮效率的影响;提出了以功能菌种、污泥存在形式等影响途径作为依据,基于DO协同缺氧时长的调控策略,并对各脱氮工艺中的运行参数进行优化,以期为各工艺系统实现最佳运行效果提供参考。     

实时控制序批式膜生物反应器处理养猪废水的短程硝化

采用实时控制序批式膜生物反应器（sequencing batch membrane bioreactor,SMBR）工艺处理某种猪场的养殖粪尿污水,通过pH实时曲线上的"氨谷点"对曝气时间进行实时控制实现短程硝化。小试反应器10个月的连续运行结果表明,利用曝气时间实时控制实现了稳定的亚硝态氮累积。短程硝化启动后,SMBR对COD和TN的平均去除率分别达到95.5%和92.4%,亚硝态氮积累率可维持在85%以上。高通量测序与OTU分类的结果表明,实时控制下SMBR内NOB逐渐被淘洗,而AOB得到了富集。从反应器启动初期到获得稳定短程硝化（反应器运行200 d）,AOB丰度提高了55倍,而对应的NOB丰度降低了2倍。此外,AOB的绝对数量与DO呈显著负相关（r=-0.846,0.01 p 4+-N浓度呈显著正相关（r=0.45,0.01p 4+-N的积累有利于AOB的富集。因此,利用曝气时间实时控制实现短程硝化是一种面向群落结构优化的控制方法,有利于短程硝化系统长期稳定的运行,具有实际应用价值和工程意义。     

部分硝化/厌氧氨氧化（PN/A）工艺对城市污水厌氧处理单元出水的强化脱氮效果

为探究部分硝化/厌氧氨氧化(PN/A)工艺对城市污水厌氧处理工艺出水的强化脱氮效能,以厌氧膜生物反应器(AnMBR)出水为研究对象,比较了不同水力停留时间(HRT)下(10、8、6和4 h),PN/A系统的脱氮效率、代谢路径及微生物群落及结构特征。结果表明：随着HRT的逐渐降低,PN/A系统的脱氮效率呈现先升高后降低的趋势;HRT为6 h时脱氮效率达到最高,为81.3%;在稳定运行期间,出水TN和COD分别低至(11.97±2.44 mg)·L⁻¹和(9.98±3.42) mg·L⁻¹;随着HRT缩短至4 h,anammox菌丰度随着氮负荷升高而有所提升,但水力冲刷过强破坏污泥形态等原因导致了系统脱氮效率的下降。通过对系统内COD与氮素转化的核算可知,厌氧氨氧化段内发生的部分反硝化(PD)过程是使系统脱氮效率明显提升的根本原因,而HRT为6 h时大约19%的${{\rm{NO}}_2^{-}} $-N由PD提供。本研究证明了PN/A系统作为城市污水主流脱氮工艺的可行性,可为该系统的应用提供参考。