引进厌氧氨氧化脱氮系统失效原因分析及解决途径

作为低碳节能的生物脱氮工艺，厌氧氨氧化引进国内已有十余年的历史，已有多家食品加工龙头企业从国外引进了十多套厌氧氨氧化脱氮系统。这些系统大部分运行良好，但也有少数脱氮效果不稳定，未能达到预期效果。以典型食品加工废水厌氧氨氧化处理系统为例，分析确定了该脱氮系统失效原因在于进水氨氮低于系统设计要求，难以形成稳定的亚硝氮积累，破坏了一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN-A)系统的稳定高效脱氮，导致系统出水总氮去除率下降，同时出水硝氮明显升高。为解决此难题，采用高效亚硝化反应器促进食品加工废水快速稳定亚硝化，一周后平均亚硝化率可达92.92%，平均出水亚硝氮为84.09 mg/L，平均亚硝化产率约为0.41 kg/(m³·d)，保障了厌氧氨氧化系统亚硝氮基质供应，并在小试Anammox脱氮系统实现总氮去除率达84.52%，出水总氮低于15 mg/L，平均总氮去除负荷0.56 kg/(m³·d)。研究结果可为解决当前国内食品加工厌氧氨氧化脱氮系统失效问题提供新的思路。     

亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理煤气化废水的研究

为了实现煤气化废水的经济有效脱氮，分别研究了单独亚硝化及其与厌氧氨氧化组合工艺对实验室模拟废水和实际煤气化废水的脱氮性能，分析了废水中苯酚对亚硝化反应器运行的影响及其自身转化。结果表明：质量浓度为7～50 mg/L的苯酚对亚硝化系统首先产生抑制，但随着运行时间延长，系统性能逐渐恢复。在处理实际煤气化废水时，逐渐增加进水中煤气化废水的比例，废水中毒性物质对亚硝化过程的影响能够被克服，亚硝化反应器可以实现稳定运行。在亚硝化反应器中，亚硝态氮积累率达90%左右，COD去除率达98%，反硝化脱氮对总氮的去除率达到60%左右；组合工艺中亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器均能够稳定运行，厌氧氨氧化脱氮率维持在70%左右；实际煤气化废水亚硝化-厌氧氨氧化全程氮去除率平均达到86%。     

Anammox脱氮工艺应用限制因素的调控策略

相比传统脱氮工艺,厌氧氨氧化(Anammox)以其低耗、高效和环境友好备受青睐,具有广阔的发展前景。基质NO2--N难获取,厌氧氨氧化菌(AAOB)生长缓慢且对环境敏感使反应器难启动和不完全脱氮限制因素阻碍了Anammox的工程应用。针对Anammox脱氮应用的限制因素,分析了短程硝化(PN)和短程反硝化(PD)途径获取NO2--N的调控,解析了反应器快速启动的环境因素、常用的反应器和高活性污泥,并介绍了PN+Anammox,PN+Anammox+反硝化(SNAD)和PD+Anammox三种一体化Anammox工艺的调控策略。     

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。     

短程硝化联合厌氧氨氧化/反硝化合成革废水处理的研究

近年来随着我国合成革产业的飞速发展,合成革废水量也不断增多,利用传统生物脱氮工艺处理存在占地面积大、运行成本较高、总氮去除不彻底等问题,亟需探求经济高效的合成革废水脱氮新技术。本研究采用短程硝化(PNP)联合厌氧氨氧化/反硝化(Anammox/DN)处理实际合成革废水。实验结果表明,联合工艺处理效果较稳定,进水COD为160~580 mg/L,NH_4~+-N质量浓度为260~460 mg/L,出水NH_4~+-N质量浓度约15 mg/L、NO_2~--N质量浓度小于10 mg/L,NO_3~--N约30 mg/L,出水COD小于40 mg/L,总氮去除率稳定在85%左右,总氮容积去除速率约0.41~0.60 kg N/(m~3·d),达到预期处理效果。     

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%。     

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。     

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NO_2~-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%。     

厌氧氨氧化在废水生物脱氮领域中的应用进展

厌氧氨氧化（Anaerobic Ammonium Oxidation,Anammox）是一种新型的废水生物脱氮技术,具有传统硝化反硝化工艺无法比拟的节能减排效果。文章主要对该工艺在废水脱氮处理方面的应用情况进行阐述,并指出目前存在的问题和今后的研究方向。     

厌氧氨氧化固定床反应器脱氦性能和过程动力学特性

进行了厌氧氨氧化固定床反应器的运行性能试验,分析了其过程动力学特性.接种反硝化污泥,用模拟废水可成功启动该反应器.当进水总氮浓度为608 mg·L-1,水力停留时间为2 h,总氮负荷为7.34 kg·m-3·d-1,时,反应器获得最大基质去除速率6.11 kg·m-3·d-1.二级动力学模型和改进的Stover-Kineannon模型均适用于非基质抑制状态下的厌氧氨氧化反应器过程模拟.Stover-Kincannon模型动力学分析表明-这种反应器的最大基质去除速率可达12.4 kg·m-3·d-1,具有较大的脱氮潜能.     

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理含氮废水的研究

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺是一种新型的废水脱氮工艺。实验采用模拟废水,进水氨氮浓度为600 mg/L。亚硝化SBR反应器在温度为30℃、HRT为24 h、DO≈0.2 mg/L的运行条件下,将废水中的一部分氨氮氧化成亚硝氮,并使得亚硝化SBR反应器出水中NH4+-N和NO2--N比值接近1∶1.32后,再作为厌氧氨氧化SBR反应器进水;厌氧氨氧化SBR反应器在温度为37℃、HTR为24 h的运行条件下,将氨氮和亚硝氮转化为N2。实验结果表明,部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺脱氮效果较好,废水中氮的去除率可达94.44%。     

废水处理硝酸盐异化还原与厌氧氨氧化/反硝化耦合工艺构建

采用厌氧膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）处理含COD、氨氮和硝氮的模拟废水,旨在高浓度有机废水处理系统中快速构建厌氧氨氧化（Anammox）运行工艺。通过接种少量Anammox污泥和逐步提高氨氮浓度的操作方式,在连续运行58d后,系统成功启动Anammox反应,此时的总氮和COD去除率稳定在97%和98%以上。物料衡算显示,Anammox反应途径对氮的去除贡献逐渐增加,硝酸盐异化还原（DNRA）耦合Anammox和反硝化共同促进了系统的同步脱氮除碳。对微生物群落分析发现,Candidatus Kuenenia相对丰度由0.27%快速升高至35.87%,DNRA菌（Ignavibacterium、Thermogutta）及反硝化菌（Azospira、Gp3）在体系内共存。通过基因注释法,检测出了Anammox、DNRA、硝酸盐还原及亚硝酸盐还原关键基因。运行过程中,颗粒污泥颜色变红且粒径增大;胞外聚合物（EPS）分析表明多糖（PS）和蛋白质（PN）含量增加而PN/PS下降;三维荧光光谱发现腐殖酸类物质增多。研究结果为高浓度有机含氮废水高效处理提供了一种新的工艺途径。     

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。     

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。     

厌氧氨氧化一反硝化耦合处理合成革废水研究

采用厌氧氨氧化(Anammox)-反硝化偶合反应器处理合成革废水,在人工配水、常温、控制pH在7.5~8.0。结果表明,经过79 d的培养,历经启动初期、活性提高期、负荷提高期等3个启动阶段,系统的TN去除率达70%,成功实现厌氧氨氧化耦合反硝化的启动,系统中厌氧氨氧化和反硝化均发挥一定的TN去除作用,以厌氧氨氧化作用为主。继续运行30 d,反应器状况保持良好,在进水NO2--N与NH4+-N质量浓度的比在1.2~1.5,且COD为60~70 mg/L的条件下,TN去除率可稳定在80%以上,TN容积去除速率约0.29~0.41 kg/(m3·d)。出水水质稳定,处理效果较好。     

好氧-SNAD-MBBR工艺处理煤气化废水

研究了同步亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化(SNAD)-生物移动床(MBBR)工艺对煤气化废水脱氮的处理效果。结果表明,通过控制低DO含量和低污泥停留时间(SRT)的方法防止了好氧反应器中硝化菌的积累,为后续SNAD反应器提供了合适的进水。煤气化废水经好氧反应器去除COD后进入SNAD MBBR进行脱氮,控制SNAD反应器温度为30～33℃,DO的质量浓度为0.5～0.8 mg/L,p H为7.5～7.7,HRT为24 h。TN去除率达到90.7%,出水TN、NH_4~+-N的质量浓度分别低于20、5 mg/L,COD去除率达到89.6%,出水COD低于60 mg/L。运行25 d后,SNAD反应器中厌氧氨氧化菌的种类由接种时的Candidatus Brocadia变为Candidatus Kuenenia。     

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。     

微气泡曝气生物流化床反应器SNAD过程脱氮性能研究

运行微气泡曝气生物流化床反应器(MAFBR),研究了不同运行策略下同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程实现及生物脱氮性能。结果表明,MAFBR反应器采用高碳氮比(C/N)启动并逐渐降低C/N的运行策略时,生物脱氮过程为同步硝化-反硝化,硝化过程效率较低且为生物脱氮的限制因素,生物脱氮性能不理想。MAFBR反应器采用低C/N启动并控制适宜溶解氧(DO)浓度的运行策略时,生物脱氮过程由同步硝化-反硝化逐渐转变为SNAD过程,从而实现高效生物脱氮性能。MAFBR反应器可在C/N为1、DO平均质量浓度为1.29 mg/L条件下实现SNAD过程,其氨氮平均去除率和平均去除负荷可达到69.87%和0.31 kg/(m~3·d),总氮(TN)平均去除率和平均去除负荷可达到63.93%和0.29 kg/(m~3·d),厌氧氨氧化对TN去除的平均贡献率可达到52.89%以上。     

基于厌氧氨氧化技术处理垃圾渗滤液的研究综述

由于中老龄垃圾渗滤液的氨氮含量高、碳氮比低且难降解等特点,高效且低耗的处理渗滤液是十分困难的。近年来,厌氧氨氧化生物脱氮技术的出现为处理此类废水开辟了一条新道路。本文着重综述了几种基于厌氧氨氧化技术处理垃圾渗滤液的新型方法,主要包括短程硝化-厌氧氨氧化(SHARN-ANAMMOX)工艺、一体化部分亚硝化和厌氧氨氧化(CANON)工艺、限氧自养硝化-厌氧反硝化(OLAND)工艺、部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN-ANAMMOX)耦合工艺、短程硝化反硝化-厌氧氨氧化联合工艺。     

有机物作用的厌氧氨氧化菌代谢特性研究进展

厌氧氨氧化（Anammox）工艺是近年来废水生物脱氮领域的新技术,非常适合于处理含有机物的废水。本文介绍了厌氧氨氧化工艺的特点,详细介绍了有机物对厌氧氨氧化菌的抑制和促进机制。有机物对厌氧氨氧化菌的抑制主要来自两个方面：一是有机物促进异养菌反硝化菌的大量繁殖形成基质竞争抑制;二是废水中的醇类、抗生素等有毒有害有机物会对厌氧氨氧化菌产生毒性抑制。有机物对厌氧氨氧化菌代谢的促进作用也有两种：一是特定的有机物可作为能源被厌氧氨氧化菌利用,促进厌氧氨氧化菌的代谢;二是通过控制废水处理系统中的碳氮比,使厌氧氨氧化菌和反硝化菌在废水处理系统中协同互生。最后指出开发有毒有机废水预处理、驯化厌氧氨氧化污泥、菌种流加等是解决问题的途径。