CANON生物自养脱氮工艺研究进展

水体富营养化的日益严重使污水中氮的去除越来越受到重视。传统的硝化反硝化脱氮工艺中反硝化过程需要消耗大量的碳源,而实际的生活污水中有机碳的含量往往比较低,不足以维持反硝化过程的进行,导致出水中氮的含量偏高。自养脱氮工艺即CANON工艺具有低能耗、污泥产量小、不需要消耗碳源、溶解氧需量低等优点,能够较好的替换传统工艺,日益受到研究者们的重视。文章从CANON生物自养脱氮工艺的起源、原理、启动形式、影响因素和发展趋势等五个方面综述了CANON工艺的研究进展;阐述了活性污泥、生物膜、MBR和颗粒污泥四种不同形式的CANON工艺的启动特点,概述了温度、p H、氨氮浓度、溶解氧等因素对CANON工艺的启动及稳定的影响,阐明了CANON工艺推广缓慢的主要原因,展望了CANON工艺未来的研究发展趋势。     

生物脱氮技术研究进展

传统的生物脱氮工艺存在许多不足之处,研究经济、高效、低耗的可持续脱氮工艺已成为污水处理的主要发展方向.笔者介绍了SHARON工艺、CANON工艺、ANAMMOX工艺、CAST等脱氮工艺的机理和特点,探讨了生物脱氮技术深入研究的方向.     

AUSB中置曝气启动连续流全程自养脱氮工艺

为优化连续流全程自养脱氮工艺的启动,在常温((25±1)℃)下,于中置、底部曝气的两组AUSB(1#、2#)中比较连续流CANON工艺的启动过程,及不同氮负荷(NLR,R_(NL))下脱氮性能的差异.结果表明:1#、2#分别于第55天、70天成功启动低氨氮(90 mg/L)CANON工艺;在逐步提高NLR进程中,二者均在HRT=6 h工况下脱氮负荷(NRR,R_(NR))达到该阶段最高水平,分别为0.280、0.256 kg/(m~3·d);实验后期,1#保持高效的脱氮状态,特征值(Δρ(TN)/Δρ(NO_3~--N))稳定在7.83,而2#运行125 d后特征值降至7.49,NOB活性增强.中置曝气AUSB结合同步亚硝化/厌氧氨氧化(SNA)和交替亚硝化/厌氧氨氧化(ANA)双重路径完成自养脱氮,得益于较高的好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(An AOB)活性,及对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的有效抑制,实现了较高的总氮去除率,达74.98%(第140天).AUSB中置曝气可缩短连续流CANON工艺的启动时间,并实现长期稳定的自养脱氮.     

SBR中不同曝气方式下CANON工艺的启动与运行

全程自养脱氮工艺(CANON)是近年来发展起来的一种新型脱氮工艺,在CANON的运行过程中,DO的控制不当很容易引起系统脱氮率下降,甚至崩溃.合理控制反应器内部溶解氧是CANON工艺稳定运行的关键.目前,关于不同曝气方式下CANON启动与运行的研究结果还存在争议,为此,本实验在序批式反应器SBR中分别采用间歇曝气SBR(R1)和连续曝气SBR(R2),研究不同曝气方式下启动CANON及其遭到延时曝气破坏后的恢复.结果表明:R1和R2分别在第21天、27天成功启动CANON.进行延时曝气破坏后,在只改变HRT与增加运行周期的条件下,R1和R2分别经过25 d、33 d成功恢复CANON.最终R1和R2的总氮去除率分别为84.32%、73.62%.在SBR中可以通过同时亚硝化/厌氧氨氧化和交替亚硝化/厌氧氨氧化两种途径提高总氮去除率,R1中两者所占比例分别为24.7%、58.54%(第86天).R1内亚硝化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(An AOB)具有较高的活性,硝化细菌(NOB)被抑制或淘洗得较为彻底.间歇曝气在节省运行时间的同时可以稳定实现较高的总氮去除率.     

MBR-CANON工艺处理生活污水的快速启动及群落变化

为研究全程自养脱氮工艺(CANON)处理生活污水的可行性,在常温膜生物反应器（MBR）中,保持进水氨氮不变,采用逐渐缩短水力停留时间(HRT)的策略在限氧条件下快速富集氨氧化菌(AOB),之后减小曝气量并进一步缩短HRT富集厌氧氨氧化菌(anammox),并通过DGGE技术分析不同阶段的种群变化．结果表明：CANON工艺在78 d内成功启动,总氮去除率达80％,总氮去除负荷RNR达0.95 kg·m-3·d-1;将该工艺应用于生活污水的处理,实现了COD和氨氮的同时高效去除;微生物群落发生了较大变化,稳定运行的反应器中氨氧化细菌为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),厌氧氨氧化菌为Candidatus Kuenenia stuttgariensis．MBR-CANON工艺可以有效应用于常温生活污水的脱氮．     

连续流全程自养脱氮工艺启动及脱氮性能分析

在处理低碳氮比废水时,全程自养脱氮工艺表现出了良好的脱氮效果.为此,采用曝气上流式污泥床反应器(AUSB)对全程自养脱氮工艺的脱氮性能进行研究.结果表明:只投加氨氮不加入其他氮源的条件下表现出了73%的总氮去除率,在逐步增加进水氨氮和降低水力停留时间的过程中系统的脱氮能力得到提升,总氮去除负荷达到0.47 kg/(m~3·d)以上,在本实验开始后的第60天出现了肉眼可见的颗粒.在运行期间,系统内NOB得到有效抑制,Δρ(TN)/Δρ(NO_3~--N)接近于理论值8,经过135 d的运行成功在连续流反应器内启动了全程自养脱氮颗粒污泥.实验结果表明,本实验通过采用增大进水负荷的方式促进了微生物的生长,构建出更适合CANON功能菌种的生长条件,NOB得到逐步淘汰.同时,在多种生物种群的共同作用下,反应器表现出高效的脱氮效果,在人工配水条件下,颗粒污泥连续流全程自养脱氮工艺启动成功.     

进水氨氮浓度对两种污泥系统CANON工艺的冲击影响

为考察氨氮质量浓度对不同污泥系统的CANON工艺的冲击影响,在温度(30±1)℃、pH 7~8的条件下,研究了两个稳定运行的高氨氮废水颗粒污泥系统和颗粒絮体混合系统的CANON工艺,在进水氨氮质量浓度突然降低后的脱氮性能.颗粒污泥系统在FA质量浓度为34、20和10 mg/L条件下,CANON工艺短程硝化反应运行稳定,硝态氮生成量与氨氮消耗量的比值小于0.11;颗粒和絮体混合的污泥系统在FA质量浓度为33 mg/L条件下短程硝化运行稳定,FA质量浓度降低至16 mg/L时硝态氮生成量与氨氮消耗量的比值接近0.11,系统内NOB活性得到恢复,在FA质量浓度为7 mg/L条件下系统内NOB活性得到完全恢复,硝态氮生成量与氨氮消耗量的比值升高至0.37.研究结果表明,颗粒污泥系统相比颗粒和絮体混合的污泥系统具有更好的抗冲击能力,较短的沉淀时间是维持颗粒污泥CANON工艺稳定运行的关键;短程硝化被破坏后,再次增加进水氨氮的质量浓度可恢复对NOB活性的抑制.污泥粒径的分布可较为直观地反映系统的稳定性,可参考系统内污泥粒径的分布规律判断CANON工艺的脱氮性能.定量PCR表明,随着进水氨氮质量浓度的突然降低,ANAMMOX丰度有明显的减少,NOB丰度有明显的增长,颗粒出现了解体的现象.     

城市污水前置反硝化生物脱氮工艺的动力学计算

通过将修正后的基质动力学参数引入前置反硝化生物脱氮工艺设计，重点介绍了利用污泥龄作为设计前置反硝化生物脱氮工艺脱氮反应器容积的设计方法．此外，还介绍了前置反硝化生物脱氮工艺系统剩余污泥量、系统需氧量和系统碱度校核的计算公式．     

MBR-SNAD工艺处理生活污水效能及微生物特征

为考察基于膜生物反应器(MBR)的同步亚硝化厌氧氨氧化反硝化(SNAD)工艺处理生活污水的可行性,在SNAD工艺稳定运行的MBR中逐步加入生活污水,同时微调曝气量及HRT等参数,考察生活污水中污染物的去除效果,通过物料衡算计算不同阶段反应器内的脱氮路径,同时通过克隆-测序技术分析了微生物种群特征.结果表明,MBR-SNAD工艺可以实现生活污水中C、N及SS的同时高效去除,总氮去除负荷达0.65 kg/(m3·d),出水氨氮小于5 mg/L;COD去除率达87%,出水COD小于50 mg/L;浊度去除率达99%,出水浊度在1 NTU以下,SS在10 mg/L以下,达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)的一级A排放标准.反应器中存在约12%的反硝化脱氮和88%的全程自养脱氮(CANON),实现了异养脱氮和自养脱氮的协同合作.好氧氨氧化菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌共存于系统内.MBR-SNAD是处理生活污水的适宜工艺.     

CANON颗粒污泥高效脱氮及处理生活污水实验研究

为研究全程自养脱氮(CANON)颗粒污泥高效脱氮及处理生活污水的可行性,应用SBR反应器,首先在高氨氮条件下,通过搅拌快速启动CANON颗粒污泥,然后通过提高污泥质量浓度短时间内快速提升脱氮效能,最后研究了该工艺在生活污水中应用的可行性.结果表明:CANON颗粒污泥在40 d内成功启动,126 d颗粒粒径为760μm,负荷达1.01 kg/(m3·d),多糖与蛋白质比值变化与粒径增长相关;通过外加颗粒污泥,77 d内总氮去除负荷迅速提高到3.22 kg/(m3·d);在处理生活污水实验中实现了氮素和有机物的同步去除,可以有效应用于常温生活污水脱氮.     

不同流量分配对三段进水A/O生物膜工艺的影响试验研究

不同的进水流量分配对多段进水A/O生物脱氮工艺的脱氮效率有明显影响,为提高多段进水A/O生物膜脱氮工艺的脱氮效率,本研究试验了两种不同流量分配下三段进水A/O生物膜脱氮工艺对污染物的去除效率。研究结果表明：当进入缺氧单元分配的进水中可生物降解COD量与进入该单元的硝态氮量的比值（用α表示）分别为4 mgCOD/mgNO3-N和7 mgCOD/mgNO3-N进行流量分配设计时,三段进水A/O生物膜脱氮工艺对COD、氨氮和总氮的去除效率分别为94.85%、99.62%、75.81%和96.71%、98.84%、78.42%;α等于7mgCOD/mgNO3-N时工艺的总氮去除效率略高于α等于4 mgCOD/mgNO3-N时的总氮去除效率。     

电子受体质量浓度对反硝化除磷过程的影响

目的为研究一种最佳的节能生物除磷方法.方法在传统SBR反应器中,考察了分别以NO3--N和NO2--N为电子受体的反硝化除磷过程中的脱氮吸磷现象.结果试验表明以NO3--N为电子受体硝酸型反硝化除磷过程在除磷效果上要优于以NO2--N为电子受体的亚硝酸型反硝化除磷体系,TP去除率可高出20%,但脱氮效果相对低9%.结论将电子受体浓度控制在最佳条件下,有利于反硝化脱氮除磷效果.     

Theoretical evaluation on nitrogen removal of step-feed anoxic/oxic activated sludge process

Topreventeutrophicationoftraditionalbiologicaltreatmenteffluent,minimizethedischargeratebywastewaterreuse,andtoalleviateawatersourcecrisis,researchonbiologicalremovalnitrogenandphosphorusarebeingdevelopedallovertheworld.Typicalbiologi calnitrogenremovalpr…     

分段进水A/O工艺处理城市污水的试验研究

针对目前国内外对分段进水工艺的研究只是停留在过程仿真或对模拟生活污水的研究阶段,通过采用城市污水对该工艺的运行特性与优化控制进行了较详尽的基础研究.通过3个阶段试验,比较了不同ρ(C)/ρ(N)对提高分段进水A/O工艺脱氮效率的影响,对优化控制运行该工艺提供了理论基础.     

过量储存-SND作用脱氮特性及机理研究

对序批式生物膜法工艺中所表现出来的脱氮特性进行了探讨,并提出了过量储存-SND脱氮作用机理.厌氧段脱氮主要靠生物膜对含碳氮有机物的过量储存作用;好氧段脱氮主要靠生物膜的SND作用,反硝化的有机碳源主要为生物膜中在厌氧段过量储存的有机碳源.     

温度对悬浮水藻去除水体中氮磷的影响研究

研究了悬浮水藻在不同温度条件下对营养性污染物氮和磷的吸收去除效果,分析了氨氮和总磷浓度的变化情况和水藻生长情况的相关性.实验结果显示:本实验温度范围内悬浮藻类对水体中氮磷营养元素有较好的吸收去除效果.此外,悬浮水藻对氨氮的去除过程符合一级反应动力学,本实验温度范围内温度对悬浮水藻吸收去除氨氮的影响基本符合阿伦尼乌斯规律,实验中期总磷的去除过程符合零级反应.     

脱氮微生物固定化材料的研究进展

生物脱氮是处理氮污染水体常用的方法之一。日益成熟的微生物固定化技术能够弥补传统生物脱氮技术的缺陷,满足高效脱氮的目的。高效能的微生物菌种、专一的固定化载体、固定化过程的优化是影响固定化脱氮效果的3大因素,其中固定化载体是连结微生物与其微生态环境的纽带,直接关系到水体氮污染的去除率效果。简述了传统的微生物固定化载体材料在脱氮方面的应用成果;系统的介绍国内外微生物固定化载体材料在复合、改性方面的研究进展;并阐明了新型的改性复合材料的开发将成为固定化载体材料用于水体脱氮研究的重点方向之一。     

生物滤池脱氮除磷研究进展

主要介绍了近年来国内外在生物滤池脱氮除磷方面的研究进展,具体阐述了生物滤池硝化-反硝化工艺的影响因素、短程脱氮、除磷以及同步脱氮除磷方面的最新研究进展.同时指出,进一步改进与优化滤池工艺及提高生物滤池脱氮除磷效果是今后的重点研究内容.     

改进型MSBR工艺处理混合型污水的试验研究

由于进水为工业废水和生活污水形成的混合型污水,导致进水有机碳源不足以及还存在好氧池污泥浓度较低等问题,致使系统脱氮除磷效率不高。所以考虑对改良式序列间歇反应器(MSBR)进行以下改进:预缺氧池和厌氧池同时进水,进水量分别为0.2Q、0.8Q;好氧池添加悬浮填料等。在相同实验条件下对比分析了常规MSBR工艺与改进型MSBR工艺对混合型污水有机物、氮、磷的去除效果。结果表明:常规MSBR的COD平均去除率为78.82%,改进型MSBR的COD平均去除率为80.35%;常规MSBR氨氮平均去除率为90.51%,改进型MSBR氨氮平均去除率为96.94%;常规MSBR总氮平均去除率为47.12%,改进型MSBR总氮平均去除率为49.45%;常规MSBR总磷平均去除率为51.50%,改进型MSBR总磷平均去除率为71.30%。由此可得出,改进型MSBR工艺提高了脱氮除磷效率。     

曝气量对CAST工艺脱氮性能的影响

采用循环式活性污泥法（CAST）工艺处理生活污水,来研究曝气量对系统脱氮性能的影响.对不同曝气量（AR）下的系统氨氮和总氮去除效率进行了考察,并分析了不同曝气量下主反应区的溶解氧浓度变化.结果表明：三种曝气量（AR1=0.1,m3/h,AR2=0.2,m3/h,AR3=0.3,m3/h）条件下工艺氨氮去除效率为AR3〉AR2〉AR1,系统总氮去除效率则为AR2〉AR1〉AR3.0.2,m3/h的曝气量在主反应区形成的溶解氧浓度水平（0.0～2.0,mg/L）有利于工艺脱氮性能的提高.