基于HCO_(3)^(-)/N控制部分亚硝化及影响因素

部分亚硝化的稳定控制是基于厌氧氨氧化的两段式自养脱氮高效运行的关键。在好氧条件下(DO>1 mg/L),通过控制HCO_(3)^(-)与NH^(4+)的摩尔比,在SBR系统实现了高氨废水部分亚硝化的启动与长期稳定运行,出水NO_(2)^(-)-N/NH^(4+)-N为1.09±0.08。在此基础上,通过批式试验考察了HCO_(3)^(-)/N及pH对部分亚硝化的影响。结果发现,随着进水HCO_(3)^(-)/N由0.5∶1升高为1∶1,1.5∶1和2∶1,氨氮转化率由33.62%增加至57.41%,100%和100%。在控制HCO_(3)^(-)/N为1∶1前提下,随着pH由7升至8和9时,氨氮转化率由56.89%升高至61.32%和100%,平均氨氧化速率分别达0.39,0.42,0.49 mg N/(g MLSS·min)。结果表明,HCO_(3)^(-)/N和pH通过影响游离氨和游离亚硝酸的浓度同步影响着氨氧化速率、转化率和亚硝酸盐氧化,HCO_(3)^(-)/N为1∶1及pH=8是实现高氨废水部分亚硝化稳定运行的重要参数。

部分亚硝化/厌氧氨氧化耦合系统处理稀土氨氮废水脱氮性能

构建了两级部分亚硝化(PN)厌氧氨氧化(ANAMMOX)耦合脱氮系统,研究了耦合系统处理稀土氨氮废水脱氮性能和微生物群落结构的变化,探讨了稀土元素对系统脱氮功能微生物活性的影响。结果表明,通过控制溶解氧能成功启动两级PN ANAMMOX反应器,当进水中稀土元素Y(Ⅲ)浓度大于10 mg L时,两级PN ANAMMOX耦合系统脱氮性能将逐步降低,停止添加Y(Ⅲ)后,其性能也不能恢复。同时短期试验表明,当Y(Ⅲ)浓度大于40 mg L时对AOB菌活性有抑制作用,当Y(Ⅲ)浓度大于20 mg L时对ANAMMOX菌活性有抑制作用,且抑制效果随着浓度的升高而增强。高通量测序技术表明,稀土元素Y(Ⅲ)冲击会降低系统中AOB菌(Nitrosomonas)及ANAMMOX菌(Candidatus_Kuenenia)丰度,且对Candidatus_Kuenenia的影响强于Nitrosomonas。

部分亚硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理污泥脱水液

在缺氧滤床+好氧悬浮填料生物膜工艺中实现部分亚硝化,然后进行厌氧氨氧化(ANAMMOX),考察其对高含氮、低C/N污泥脱水液的处理能力.结果表明,亚硝化反应器在15～29℃、DO6～9mg/L条件下,通过综合调控进水氨氮负荷(ALR)、进水碱度/氨氮、水力停留时间(HRT)等运行参数,可以调节出水(NO2--N)/(NH4+-N)的比率,能够较好地实现部分亚硝化反应以完成厌氧氨氧化.当进水ALR为1.16kg/(m3·d),进水碱度/氨氮为5.1时,出水(NO2--N)/(NH4+-N)在1.2左右,(NO2--N)/(NOx--N)大于90%,进入ANAMMOX反应器的氮物质去除率达到83.8%.

常温限氧条件下SBR反应器中的部分亚硝化研究

常温下（14.1-24.2℃）以二级出水（NH4^＋-N 30-100 mg/L）为原水,在限氧条件下（DO为0.3-0.4 mg/L）的SBR反应器中研究了适合ANAMMOX工艺进水的部分亚硝化工艺.ANAMMOX反应器进水要求NH4^＋/NO2^-=1/1.31,即仅有一部分氨氮形成亚硝酸盐.研究中通过控制进水碱度,以在线DO趋势线为指示,实现部分亚硝化,最终获得NH4^＋-N/NO2^--N合适比例的出水.当约57%的氨氮转化为亚硝酸盐时,同等比例的HCO3^-/NH4^＋消耗会导致pH值的自然下降.当pH值下降到一定程度时,氨氧化细菌代谢速率的减小导致了耗氧速率（OUR）的急剧下降,DO趋势线就会出现突跃的特征点（本研究以DO突跃至1.0 mg/L为判别）,指示出部分亚硝化反应的终点.试验对30-100 mg/L范围内4种氨氮浓度条件下部分亚硝化的最佳碱度进行了研究.结果表明,本试验中进水碱度与氨氮浓度的比率是影响部分亚硝化工艺出水亚硝化比率（NO2^-/NH4^＋）的重要因素,通过对进水碱度的控制完全可以实现向ANAMMOX反应器提供进水的部分亚硝化工艺.

城市污水部分亚硝化的实现与稳定运行

在常温（16.4-25.5℃）限氧（溶解氧DO质量浓度为0-0.60 mg/L）条件下,以A/O除磷工艺二级出水为原水,采用中试规模（容积1.14 m3）的推流式反应器进行部分亚硝化试验研究。试验结果表明：较低的DO质量浓度（〈0.60mg/L）、沿程交替好氧缺氧的运行模式及较恒定的氨氮污泥去除负荷是实现部分亚硝化的关键因素;通过调整反应器4个格室的曝气量分别为4-8,3-4,0和3-5 L/min,沿程形成好氧、好氧、缺氧、好氧的环境,DO质量浓度分别为0.40-0.60,0.25-0.45,0.05-0.10和0.40-0.60 mg/L,水力停留时间（HRT）为7-9 h,污泥回流比为40%-60%,氨氧化率控制在55%左右,出水m（NO2-N）/m（NH4＋-N）平均为1.11,部分亚硝化效果稳定,亚硝化率超过95%,达到后续厌氧氨氧化（ANAMMOX）生物滤池进水要求;整个运行阶段污泥沉降性能良好,污泥容积指数（SVI）为60-100 mL/g,未出现污泥膨胀现象。

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理高氨氮废水研究进展

介绍了部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺相比传统方法的优点,如低能耗、无需外加有机碳源、污泥产量低等,是近年来开发出的经济、节能的生物脱氮工艺,适用于低碳氮比废水的处理。归纳了各国学者对该工艺的反应机理的大量的研究,指出目前研究重点已经转向该工艺的实际应用。叙述了联合工艺的影响因素,总结了联合工艺处理实际废水时所采用的共性措施,并指出了目前存在的问题,认为今后应加强对实际废水中有机物、盐度、有害物质(如重金属离子等)影响厌氧氨氧化工艺体系的研究,针对具体水质加强与细化相互关联、相互作用参数的研究,加强不同类型反应器的结构、参数对厌氧氨氧化效率的研究,优化现有反应器。

部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺联合形式、应用及脱氮效能评析

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺与传统生物脱氮工艺相比具有一定优势,但该联合工艺是否一定优于传统生物脱氮工艺尚需论证。本文介绍了部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺的组合形式、特点和处理实际废水的研究进展,从脱氮速率、能耗及碳源的角度将部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺与传统生物脱氮工艺进行对比分析。指出部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺具有不需要额外投加有机碳源的优点;部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺虽然在曝气方面可以节省能耗,但是其中温反应需要一定的热能消耗,综合分析其处理能耗高于传统生物脱氮工艺;同时该联合工艺的整体脱氮速率与传统生物脱氮工艺相比差别不大。据此提出在选择生物脱氮工艺时需要考虑废水的碳氮比,碳氮比高时可以采用传统生物脱氮工艺,碳氮比低时可以考虑使用部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺。

常温低氨氮污水生物滤池部分亚硝化的实现

采用火山岩活性生物陶粒滤料反应器,在常温(8～25℃)、低ρ(NH4+-N)(60～90 mg/L)条件下,通过控制曝气,实现了NO2--N的积累,系统启动后NO2--N的累积率大于80%.结果表明:DO控制是实现亚硝化的主要途径,而游离氨(FA)抑制可作为优选氨氧化细菌(AOB)的辅助途径,水力停留时间(HRT)的调整是控制亚硝化比例的主要手段;间歇运行条件下,ρ(NH4+-N)、ρ(NO2--N)和ρ(NO3--N)的变化均具有零级反应动力学特征,且NH4+-N的转化速率为4.32 mg/(L.h),NO2--N与NO3--N的积累速率分别为3.05、0.40 mg/(L.h),根据此规律,将实现部分亚硝化的HRT确定为9～14 h.

控制ORP实现连续流反应器部分亚硝化稳定运行

利用ORP在线监控设备,研究了控制ORP值实现连续流部分亚硝化反应器稳定运行的可行性,并使出水水质满足厌氧氨氧化需求.结果表明,在亚硝氮与氨氮比值、温度和 pH 值恒定的条件下,反应器内 ORP 值波动主要由于 DO 浓度波动引起.在稳定的亚硝化系统中,当ORP值大于250mV左右时,反应器出水亚硝氮与氨氮比值大于2.1；当ORP值控制在150mV左右时,反应器出水亚硝氮与氨氮比值稳定在1.2~1.3之间.ORP值控制在120mV时,反应器出水亚硝氮与氨氮浓度比值为0.9~1.06.将ORP值控制在150mV时,随着进水氨氮浓度由300mg/L提高至813mg/L,反应器出水亚硝氮与氨氮比值基本维持在1.1~1.3之间.但随之增加的游离氨浓度易导致亚硝化菌活性抑制.因此,在低氧环境下ORP作为连续流部分亚硝化反应器亚硝化程度的控制指标,其灵敏度和精度明显优于DO监测设备.

环境温度下SBR实现稳定部分亚硝化研究

采用SBR反应器建立了一套通过特定pH终值调控曝气停止点,以实现稳定部分亚硝化的策略,整个运行过程分为3个阶段,阶段Ⅰ启动亚硝化,阶段Ⅱ在稳定亚硝化的同时探索pH终值的设定规律,阶段Ⅲ采用pH终值设定规律实现稳定部分亚硝化,通过跨越夏、冬季(7～35℃)共148d的运行,考察SBR系统内有机物、氮素的转化规律,并分析不同温度(23、18、13℃)对部分亚硝化反应过程的影响.结果表明,在低DO(0.2～0.4mg/L)和MLSS为4000mg/L的条件下,控制pH终值为(7.73±0.02),使出水FA在0.5～1.2mg/L,可稳定部分亚硝化期间的出水NO_2^--N/NH_4^+-N值在1～1.4之间,出水亚硝积累率(NAR)维持在85%以上,有机物去除率在60%以上.比氨氧化速率、比亚硝态氮氧化速率、比COD去除速率均随温度下降而降低,但降低趋势较缓,且反应均能稳定完成.

HCO_3^-在部分亚硝化中功能及对亚硝化效能影响

通过接种成熟的亚硝化生物膜研究了HCO3-在部分亚硝化过程的主要功能,为部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理高氨氮低碳废水时亚硝化段碳源需求提供依据.结果表明,维持进水氨氮浓度不变,通过降低HCO3-浓度将进水C/N比维持在1.8时,反应器内亚硝化效能达到0.99kg/(m3·d);逐步降低C/N比至0.5时,因HCO3-不够维持亚硝化体系p H值环境,导致亚硝化效能下降至0.67kg/(m3·d).C/N比维持在0.75时,基本能够维持亚硝化过程所需要p H值为8的环境.亚硝化过程中HCO3-的消耗量与亚硝化效能具有明显的线性关系.当利用低浓度强碱将反应器内p H值维持在8时,空气和水中微量碳源就能够满足亚硝化过程的碳源需求,亚硝化效能最高达到1.28kg/(m3·d).说明HCO3-在部分亚硝化过程中主要功能是中和亚硝化过程产生的H+,维持亚硝化菌所需要的p H值环境.

2种曝气工艺下老龄垃圾渗滤液部分亚硝化对比研究

在间歇曝气(开/停时间为1.5 min/0.7 min)与连续曝气2种工艺条件下,采用序批式活性污泥法(SBR)对老龄垃圾渗滤液进行了部分亚硝化试验。结果表明,间歇与连续曝气均能实现渗滤液的部分亚硝化作用;间歇阶段与连续曝气稳定期的氨氮、COD、TIN去除率、NO2--N生成率分别为84.51%、66.97%、66.12%、16.84%与74.40%、53.31%、37.74%、36.22%。连续曝气能提高氨氮处理负荷,间歇曝气能产生更多以异养反硝化作用为主的氮损失。固定时间运行SBR亚硝化系统控制使出水m(NO2--N)/m(NH4+-N)波动较大。连续曝气稳定期的NO2--N污泥转化负荷率(m(NO2--N)/[m(VSS).t])为55.7 g/(kg.d),是间歇曝气阶段的6倍左右。

不同氨氮浓度对部分亚硝化过程中N_2O释放的影响

[目的]研究氨氮浓度对部分亚硝化过程中温室气体N2O释放的影响。[方法]利用序批式生物膜反应器(SBBR),采用间歇曝气的方式,分析进水不同氨氮浓度对部分亚硝化过程中N2O产生的影响。[结果]当进水氨氮浓度不同时,部分亚硝化过程中DO、ORP变化趋势大体一致,出水中亚硝氮与氨氮的浓度比都能达到1∶1,而且硝氮始终都维持在较低水平。进水氨氮浓度对部分亚硝化过程中N2O的释放有显著影响,氨氮浓度越高,N2O的释放量越大。其中,当氨氮浓度为400 mg/L时,N2O的释放量高达37 mg左右。[结论]部分亚硝化过程中N2O的释放可能与NH4+、NO2-的浓度有关。

厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化处理高盐高有机废水脱氮研究

随着工业的发展,产生大量高盐高有机废水,由于其处理难度大、投资大、耗能大而且效率低,导致部分废水直接排入或未达标即排入河流,引起水质污染。文章总结高盐高有机废水的处理现状,提出厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺,并讨论其可行性,以实现低耗高效进行除氮脱碳,最后对其在水处理领域的研究进行展望。

氯酸钾对部分亚硝化反应影响的试验研究

研究了KClO_3对亚硝化反应和脱氮效果的影响,确定了实现亚硝酸盐累积的适宜抑制浓度。采用人工配水,控制反应温度为30℃、p H值为7~8、曝气强度为200 m L/min,匀速慢速搅拌,进水NH_4^+-N为50 mg/L,通过动态试验考察了KClO_3浓度对NH_4^+-N去除和NO-2-N累积效果的影响,并确定了NOB菌群的最佳抑制浓度。结果表明,NH_4^+-N去除率随KClO_3浓度的升高显著降低,但8 h后6组试验的NH_4^+-N去除率均在80%以上,无明显差异;当KClO_3浓度为2 mmol/L时,NO-2-N累积浓度高达15.73 mg/L。KClO_3的抑制作用具有选择性,可实现NO-2-N的快速累积,但浓度过高会导致AOB细菌受到毒害,影响系统整体脱氮效果。

部分亚硝化-厌氧氨氧化处理磁混凝生活污水

以磁混凝预处理后的生活污水为处理对象,构建了部分亚硝化-厌氧氨氧化分体式反应器,通过曝气调控与生物强化促进部分亚硝化反应的稳定进行,并耦合厌氧氨氧化反应进行深度脱氮.近100d的运行结果表明,在生物强化和间歇曝气的控制条件下,亚硝酸盐积累率达到了89.93%;提高亚硝化反应器中曝气阶段溶解氧浓度(从0.6~0.8mg/L升高至1.0~1.2mg/L)有利于氨氮与总氮去除.该系统最高能够去除95.45%的氨氮和86.28%的总氮,实现了稳定、高效脱氮;磁混凝预处理后的生活污水在亚硝化反应器中,间歇曝气条件促进了残留的溶解性有机物为反硝化提供碳源,COD总去除率达到64.65%~74.42%,并且亚硝化反应器出水与系统最终出水的有机物组分相似,主要为难降解有机物.

连续流部分亚硝化的稳定研究进展

部分亚硝化一般用于厌氧氨氧化的前置工艺中,为后者提供所需的进水基质。目前大部分亚硝化研究集中于SBR反应器中,考虑到在实际污水处理中,处理量较大,氨氮浓度较低,因此如何通过连续流方式稳定维持亚硝态氮十分有必要。文章从DO、HCO3-、ORP等角度对部分亚硝化的研究进展进行了综述。

垃圾渗滤液部分亚硝化的启动运行及菌群分析

采用序批式反应器(SBR),以未经预处理的晚期垃圾渗滤液为进水,控制反应器内温度为(30±1)℃,DO的质量浓度为(0.5±0.1)mg/L,在不外加碳源的情况下,以0.219 kg/(m^3·d)的氨氮负荷条件成功在第20天快速启动部分亚硝化。随后逐步增加进水氨氮负荷至0.618 kg/(m^3·d),亚硝化率稳定在95%以上。通过控制曝气搅拌时间,使出水ρ(NO_2^--N)/ρ(NH_4^+-N)长期稳定在1.1~1.3,易生物降解有机物基本被去除,为后续与厌氧氨氧化耦合创造了关键工艺条件。对污泥样品进行16s-r RNA测序分析,发现系统内AOB菌属丰度从接种时的0.62%增至7.08%(300 d);NOB菌属丰度从接种时的0.77%降至小于0.01%(300 d),基本被洗出系统。说明在高氨氮、低DO含量的情况下,系统内AOB得到了有效的富集,使系统维持了极高的亚硝化效率。

碱度对低氨氮部分亚硝化的影响与机理分析

为了探讨进水碱度对低氨氮废水部分亚硝化过程的影响与机理,在控制碱度的条件下启动并运行SBR部分亚硝化反应器。结果表明,控制碱度/NH4^+-N为3.67~4.05可成功实现低氨氮废水部分亚硝化反应器的启动和稳定运行,亚硝酸盐累积率>90%。将稳定运行的SBR部分亚硝化反应器与厌氧氨氧化反应器串联运行,系统TN去除率为37.3%~84.3%。周期试验显示,当碱度值>70 mg/L时,SBR部分亚硝化反应器NH4^+-N转化速率介于2.81~5.67 mg/(L·h),当碱度减小至70 mg/L,NH4^+-N转化速率明显下降,当碱度<60 mg/L时,亚硝化反应停止。机理分析表明,以HCO3-盐为碱度物质时,碱度值<70 mg/L可导致系统无机碳源匮乏,这是影响NH4^+-N转化速率和控制亚硝化反应进程的主要原因。

中试膜生物反应器中猪场沼液部分亚硝化快速启动试验

膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)具有出水水质好、污泥龄(Solid RetentionTime,SRT)长等优势,该研究在中试MBR中开展猪场沼液部分亚硝化工艺研究,为部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺在实际工程上的示范应用提供技术参数。结果表明,常温状态下控制反应器内溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)在0.2~0.5 mg/L,p H值8.0±2.0条件下,成功启动并稳定运行部分亚硝化工艺,亚硝酸盐氮积累率保持稳定,最高达到87.95%,出水的亚硝酸盐氮和氨氮浓度比值稳定在1.1∶1,达到进行厌氧氨氧化反应的基质需求。部分亚硝化过程中,氨氧化细菌活性明显的提高且维持在(0.4±0.02)g/(g·d)。反应器内微生物多样性增加,菌群结构发生明显变化,优势菌门由Chloroflexi(绿弯菌门)、Firmicutes(厚壁菌门)变为Proteobacteria(变形菌门),Nitrosomonas(亚硝化单胞菌)成为反应器内的优势菌属。