芬顿-ABR厌氧-生物接触氧化法组合工艺处理化学合成制药废水的工程应用

化学合成制药废水具有有机物浓度高且成分复杂的特点,通过研究废水特征,探索一种高效稳定的处理工艺。以某工程为例,采用芬顿氧化-ABR厌氧-生物接触氧化法-混凝沉淀-活性炭过滤组合工艺,对工艺进行了详细介绍。化验结果显示,废水COD、BOD_(5)、SS、NH_(3)-N的质量浓度分别为5200~5400 mg·L^(-1)、1100~1250 mg·L^(-1)、180~200 mg·L^(-1)、50~60 mg·L^(-1)、色度为80~100度。经105 d系统调试,不断优化运行控制参数,出水COD、BOD_(5)、SS、NH_(3)-N的质量浓度分别达到180 mg·L^(-1)、30 mg·L^(-1)、10 mg·L^(-1)、20 mg·L^(-1)以下,色度达到10度以下,主要污染物指标可达到《化学合成类制药工业水污染物间接排放标准》(DB41/756—2012)中的B级标准。针对此类化学合成制药废水,采用芬顿-ABR厌氧-生物接触氧化法组合工艺,技术可行,具有良好的环境效益。

纳米铁改性生物炭载体强化厌氧氨氧化菌富集与脱氮效果研究

为实现厌氧氨氧化菌(AnAOB)在载体生物膜中快速富集,本文采用液相还原方法制备了纳米铁改性生物炭(nZVI@BC)载体,并设置两组相同的厌氧氨氧化(ANAMMOX)富集装置(R_(1)、R_(2)),通过对R_(1)、R_(2)装置添加不同载体(分别为BC和nZVI@BC),考察在富集过程中ANAMMOX装置的脱氮性能、载体表面特征和微生物群落结构差异.结果表明:①BC表面成功负载nZVI,nZVI@BC载体比BC载体具有更高的比表面积,改性后载体的比表面积从47.17 m^(2)/g增至210.82 m^(2)/g,可为微生物提供更多的附着位点.②R_(2)装置NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(−)-N去除率稳定达到90%所需时间均比R_(1)装置短,且稳定运行后,R_(1)、R_(2)装置的TN去除率最高分别为86.99%、89.65%.③nZVI@BC载体表面颜色由黑色变为红褐色,表明红色的ANAMMOX生物膜初步形成,且其表面生物量比BC载体表面生物量高23倍.④第20天,R_(1)、R_(2)装置中AnAOB的相对丰度分别为10.47%和29.15%;R_(1)、R_(2)装置载体表面主要的AnAOB属均为Candidatus Kuenenia,其相对丰度分别为7.49%和23.76%.研究显示,改性的nZVI@BC载体显著促进了ANAMMOX生物膜的快速形成和AnAOB的高效富集,提升了ANAMMOX过程的脱氮性能.

缺氧生物膜转型厌氧氨氧化生物膜培养与富集特性

接种西安市某污水处理厂缺氧池生物膜构建升流式厌氧固定床生物膜(UAFB)反应器从而富集培养厌氧氨氧化(Anammox)生物膜,通过测定生物膜Anammox活性和酶活性并进行高通量测序分析,探讨城市污水处理厂现有填料转型培养Anammox生物膜的可行性及生物膜内菌群演替规律.结果表明,经29d培养后的UAFB-Anammox反应器TN去除率高达76.22%,快速启动成功;负荷提升阶段,表面氮负荷(SNLR)由0.23g/(m^(2)·d)提升至2.59g/(m^(2)·d),最大Anammox活性维持2.15g/(m^(2)·d),TN去除率高达83.68%.Illumina MiSeq测序结果发现,富集后的生物膜中优势菌属为Ca.Brocadia,相对丰度为33.38%,富集效果明显.同时缺氧生物膜上反硝化菌Denitratisoma以Anammox的产物NO_(3)^(-)-N为基质,逐渐与AnAOB形成共生存关系.这说明利用城市污水处理厂现有缺氧生物膜可以快速培养Anammox生物膜,对Anammox工艺在城市污水处理厂升级改造中的应用提供一定参考.

厌氧氨氧化工艺在主流污水处理中的应用及其调控研究进展

厌氧氨氧化工艺(Anammox)具有低能耗、低产泥量、高脱氮性能等特点,在处理垃圾渗滤液、污泥消化液等领域的应用与研究得到了广泛重视。尽管如此,受制于氨氮浓度低、有机物与水量波动大、低温等问题,影响了其在城市污水主流工艺的应用。本文在介绍厌氧氨氧化工艺的基础上,总结了以厌氧氨氧化为基础的组合工艺处理城市污水案例,分析了当前厌氧氨氧化工艺应用于城市污水处理的限制性因素以及新型调控手段与策略。进一步展望了厌氧氨氧化应用于城市污水主流工艺的发展方向,以期为厌氧氨氧化应用到主流污水提供理思路。

改性载体厌氧氨氧化生物膜在浅层地下水修复中脱氮效能的模拟研究

为探究厌氧氨氧化菌(AnAOB)在模拟地下水环境条件下脱氮性能的研究,以人工配水为进水,采用可渗透反应墙(PRB)作为模拟装置,使用纳米零价铁(nZVI)改性生物炭(BC)(nZVI@BC)厌氧氨氧化菌(AnAOB)生物膜作为填料,设置装置模拟温度从高温(33℃)降至实验室室温(21℃)的过程,探究降温过程中AnAOB生物膜填料对PRB装置脱氮性能的影响。结果表明:①PRB装置经过71 d的模拟运行,nZVI@BC载体AnAOB生物膜的PRB装置总氮(TIN)去除率达到82%,明显优于空白组(59.27%),且AnAOB生物膜脱氮贡献率占22.73%。②随着温度的变化,AnAOB生物膜的红色逐渐变淡,且生物膜污泥逐渐流失。③微生物群落结构表明,微生物多样性下降,优势物种在富集。从门水平上看,绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度提升,逐步成为优势菌门,而浮霉菌门(Planctomycetota)和变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度则降低。从属水平上来看,AnAOB优势属Candidatus Brocadia的相对丰度逐步提升,Candidatus Kuenenia的相对丰度则降低。研究显示,nZVI@BC载体AnAOB生物膜填料组成的生物膜微生物系统在PRB装置降温过程中维持稳定,同时AnAOB生物膜群落结构随降温过程的变化而变化,以应对降温过程中带来的不利影响。

单级固定床生物膜反应器主流厌氧氨氧化快速启动性能

主流厌氧氨氧化(Anammox)是城市污水脱氮的热点和难点问题。本研究采用单级固定床生物膜反应器(SFBR)处理模拟城市污水,通过间歇运行切换和微氧(DO:0.4~0.7mg/L)控制,65天后成功启动Anammox。系统对氨氮和总氮去除率分别达98.8%和92.6%。此时生物膜结构致密,呈现红色。微生物活性测试发现,厌氧氨氧化菌活性在所有功能菌活性中最高。高通量测序证实厌氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia)、短程反硝化菌(Thauera)和硝化菌(Nitrospira)共存,而未检测到氨氧化菌。amoA功能基因扩增子测序进一步分析表明,Nitrospira实际为全程氨氧化菌(Comammox)。因此,系统是在具有氧分层的生物膜内通过全程硝化/短程反硝化/厌氧氨氧化途径耦合实现城市污水脱氮。研究结果为主流Anammox快速实现提供了一种新的工艺思路。

硫化物对厌氧氨氧化耦合自养脱硫反硝化工艺脱氮除硫效能的影响

以成熟Anammox颗粒污泥与产甲烷颗粒污泥作为接种物实现了硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化(SADA)工艺快速启动,探究了不同硫化物负荷对SADA工艺脱氮效能的影响及其脱硫机理.结果表明:较高硫化物负荷(>1.50g S/(L·d))对耦合系统中An AOB无显著抑制作用,相应的系统脱氮效率连续运行1.5个月后趋于稳定.当将硫化物浓度降为零,耦合系统的总氮去除率(TNRE)仍能达到88.1%,相应的化学计量比R_(s)(1.23±0.13)与R_(p)(0.33±0.08)亦与Anammox理论值近似,表明解除高硫化物负荷胁迫条件后SADA系统中Anammox颗粒污泥仍能实现生物脱氮过程.当解除高硫化物负荷胁迫1.5个月后,在较低硫化物负荷条件下(0.30g S/(L·d))恢复硫化物胁迫,耦合系统出水NO_(3)^(-)降低,相应的R_(p)降至0.21,表明SADA系统仍能较好地实现同步脱氮除硫,兼具硫自养反硝化和厌氧氨氧化的双重功效.系统存在的产甲烷颗粒污泥降低硫化物对An AOB抑制,缩短了SADA工艺启动时间,且能在重新引入硫化物后快速激活脱硫反硝化过程.通过颗粒污泥形态分析和高通量测序菌群解析可知:不同硫化物胁迫条件下,SADA系统中仍能实现An AOB(如Candidatus Kuenenia,16.9%)和硫氧化菌(如Thiobacillus,31.6%)的共存富集,且能实现高硫化物负荷条件下较高的TNRE(>60%)和硫单质产率(95.2%).

新型导电填料加速形成厌氧氨氧化生物膜及脱氮效能研究

厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonia oxidizing bacteria,AnAOB)在实际脱氮工艺中持留能力差,是制约该技术规模化应用的主要技术瓶颈之一。相较于传统生物填料,高温热解轮胎制备成具有导电特性的新型生物填料,不仅可以回收利用固定废弃物,而且能够实现加速AnAOB形成生物膜和提高脱氮效率的双重作用。实验结果表明,800℃最适合用于热解轮胎填料,同时具备更高的电导率和更有利于固定微生物生长特性。相较于单独Anammox组,Anammox+导电填料的NH+4-N、NO-2-N和TN平均去除率比单独Anammox组分别提升了9.12%、13.20%和15.69%,且明显高于聚丙烯(polypropylene,PP)填料的强化效果。Q-PCR分析结果表明,添加导电填料能够促使脱氮菌种丰度增加,其中AnAOB、亚硝酸盐还原菌和硝酸盐还原菌分别增长了50.21%、69.70%和145.59%。该新型导电填料技术的研发,可为Anammox技术推广提供新的思路和数据基础。

有机条件下硫酸盐型厌氧氨氧化生物反应机理研究

为探究有机条件下硫酸盐型厌氧氨氧化(SRAO)生物反应机理,在上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中,建立了SRAO反应体系,实现氨氮与硫酸盐同步去除。通过物质衡算、活性测定、微生物分析等,总结获得UASB反应器中SRAO过程分步分层进行的特点。首先,在中下层污泥中,氨氮与硫酸盐在微生物作用下发生反应,生成硫离子和硝态氮;随后,在中上层污泥中,硫离子与硝态氮发生硫自养反硝化反应,生成硫酸盐和氮气。反应器中硫离子的积累会抑制SRAO微生物活性,因此,第二步反应是整体反应的限速步骤。破解硫离子对SRAO微生物的活性抑制,是SRAO技术发展面临的一大难题。

基于碳减排的厌氧氨氧化脱氮工艺应用及强化调控进展

随着我国“双碳”目标的提出和水处理行业提标改造的重点落在生物脱氮,污水处理厂从关注满足排放许可限制转向实现碳中和、能量自给及资源回收。厌氧氨氧化(Anammox)技术凭借无需外加有机碳源、占地面积小、污泥产量少以及脱氮效率高等节能降耗与碳减排优势,代表着未来污水生物脱氮的发展方向。基于已有研究成果,梳理对比了传统脱氮与Anammox反应的发展历程;重点综述了新兴短程硝化耦合Anammox(PN-A)工艺、短程反硝化耦合Anammox(PD-A)工艺和甲烷型反硝化耦合Anammox(DAMO-Anammox)工艺在城市主流工况的应用进展;详细探讨了主流Anammox工艺面临低温、进水负荷不均和光照等环境因素冲击时,可施行的“侧流污泥补充至主流”“侧流污水间歇性补充至主流”“驯化生物膜颗粒”等内源性以及外源性的强化调控策略及内在机制;最后围绕分子生物学技术、材料科学、数字信息技术和管理政策,对加快Anammox生物脱氮技术的创新发展与推广应用进行了展望。

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。

一体式短程反硝化-厌氧氨氧化工艺研究进展

短程反硝化具有稳定的亚硝态氮积累能力,这为厌氧氨氧化的应用带来曙光。相对于分段式短程反硝化-厌氧氨氧化(PD-A),一体式PD-A布局更紧凑、操作更方便。首先介绍了短程反硝化与厌氧氨氧化的脱氮机理;接着从悬浮污泥、生物膜、颗粒污泥、细胞固定系统下阐述一体式PD-A的启动方式和工艺形式,发现一体式PD-A中的空间结构不仅利于功能菌的保留还有利于衍生工艺的开发;随后从碳源、进水基质、pH等方面总结PD-A的影响因素,并介绍强化PD-A的方法;最后概括PD-A及其衍生工艺的应用进展、并探讨发展方向,发现一体式PD-A在城市污水脱氮处理以及资源化利用方面具有广阔的前景,符合我国“双碳”目标发展要求。

微氧生化-生物接触氧化法对癸二酸废水的处理特性研究

癸二酸废水属于典型难降解工业废水,废水处理难度大,且富含的高硫酸盐极易被还原为硫化氢释放,导致环境污染。采用微氧生化-生物接触氧化工艺处理癸二酸废水,考察其对难降解工业废水的处理特性。结果表明,当进水负荷逐渐趋于稳定,在进水COD 4500~5500 mg/L、挥发酚150~200 mg/L的情况下,经微氧生化-生物接触氧化工艺处理后,出水COD<400 mg/L,挥发酚<0.5 mg/L。系统中出水硫化物质量浓度均低于0.2 mg/L,表明系统内不易产生H2S。在微氧段构建及启动阶段,伴随着DO升高,出水浊度不断降低;当整体工艺连续稳定运行时,系统除浊率保持在70%~90%之间,表明整体工艺对降低出水浊度有很好的效果。系统中MLSS 6000~8000 mg/L,SVI 100~150 mL/g,表明系统中污泥沉降性较好。系统运行稳定性评价表明系统具有较强的抗负荷冲击能力和耐盐度变化能力,可广泛应用于难降解工业废水的治理中。

羊粪生物炭强化CRI系统厌氧氨氧化脱氮性能研究

为提高人工快渗(CRI)系统的脱氮效率,制备羊粪生物炭(SMB)并考察了其对CRI系统厌氧氨氧化启动过程中氮转化效率的影响,结合生物炭表征、生物膜特性和菌群结构变化解析了SMB强化厌氧氨氧化脱氮性能的机理。结果表明,在CRI系统滤料层添加质量分数为20%的SMB,可在运行43 d后成功启动厌氧氨氧化,总氮(TN)去除率达到94.6%,其启动时间比未添加SMB时缩短了25.9%,脱氮效率比未添加SMB时提高了8.3个百分点。SMB的添加可为CRI系统内微生物提供更优质的载体条件,刺激胞外聚合物的分泌,形成更稳定的生物膜结构,比厌氧氨氧化活性比未添加SMB时提高了20.3%。添加SMB后,CRI系统内厌氧氨氧化菌属Candidatus_Brocadia的相对丰度增长到26.25%,同时Denitratisoma、Thauera、Flavobacterium等反硝化菌群协同共存于体系内,促使系统在更短的启动时间内获得更高的TN去除效果,强化其厌氧氨氧化脱氮性能。

MnO_(2)促进厌氧氨氧化工艺启动的试验研究

为了考察投加MnO_(2)对ANAMMOX工艺启动效果和脱氮性能的促进作用,通过改变水力负荷以及采用逐级驯化手段,向反应器中投加MnO_(2)(0~50 mg/L),逐步提高厌氧氨氧化污泥对MnO_(2)耐受性,运行90 d成功启动ANAMMOX反应器。反应器对NH_(4)^(+)-N、NO_(2)--N去除率分别稳定在78%、98%,NLR可提升至0.855 kg/(m^(3)·d),NRR稳定在0.718 kg/(m^(3)·d)左右,NO_(2)^(-)-N与NH_(4)^(+)-N物质的量比以及NO_(3)^(-)-N与NH_(4)^(+)-N物质的量比分别稳定在1.32和0.20,SAA数值最大为269.86 mg[N]/(g[VSS]·d),利用高通量测序技术进行微生物群落结构分析,AnAOB属占比8.92%,成为优势菌属。相较于传统ANAMMOX工艺,投加MnO_(2)可促进AnAOB的富集、强化AnAOB的活性,为ANAMMOX工艺广泛应用于实际工程提供参考。

微氧生物接触氧化法联合尾水农灌处理农村生活污水

为探究农村生活污水资源化处理的可行性,采用微氧生物接触氧化法联合尾水农灌对模拟农村生活污水中的氮磷及有机物进行处理,测定了运行参数对微氧生物接触氧化法处理效果的影响,并探讨了尾水农灌对农作物品质、地下水、土壤的影响。结果表明,在系统溶解氧为微氧条件(0.5±0.2 mg/L)时,水力停留时间(HRT)和温度均对生物接触氧化法的处理效果有明显的影响,当HRT为4 h以上以及温度在30℃或20℃时,COD去除率大于73.32%,出水COD浓度均能满足所有作物灌溉要求(<100 mg/L),而NH_(4)^(+)-N、TN和TP的去除率均低于50%,有效保存了部分氮磷资源。利用尾水灌溉可有效提高作物产量,同时维生素C含量、还原性糖含量并未发生明显降低,硝酸盐氮含量未超出食用标准。灌溉下渗水不会对地下水造成污染,另外农灌后土壤质地相较灌溉前有所改善,pH由4.96上升至5.78,电导率由1.925 mS/cm降低至1.803 mS/cm,土壤酸化改善且盐渍化程度降低,土壤肥力仍维持在一级水平。利用微氧生物接触氧化池尾水进行灌溉,不但能有效去除其中的污染物质,而且可以利用其中的氮磷资源,为农村生活污水的资源化处理提供理论依据。

厌氧氨氧化技术在高效生物脱氮中的探索应用

氮污染是当前环境问题中备受关注的焦点。它对土壤、水体和大气产生了负面影响。废水处理领域广泛采用了生物脱氮技术来应对这一问题。然而,传统的生物脱氮技术存在能耗高和碳排放量大的问题,因此迫切需要一种低碳和能源高效的生物脱氮技术。研究和实践表明,厌氧氨氧化技术在低碳和能源高效生物脱氮方面具有巨大的应用潜力。与传统技术相比,厌氧氨氧化技术不仅能有效降低能耗和碳排放量,还能节约大量化学药剂的使用。同时,它还能提高脱氮效果并降低处理成本,为污水提质增效提供了新的技术路线。因此,厌氧氨氧化技术具有重要的研究价值和工程应用意义。

载体材料对厌氧氨氧化工艺运行的影响研究进展

厌氧氨氧化工艺(Anammox)适用于处理具有温度较高、碳氮比低和氨氮(NH_(4)^(+)-N)浓度高等特点的污水,但是环境变化敏感、耐水利条件变化能力差和毒性物质抗性低等问题限制了Anammox工艺的推广和应用。为了解载体材料对Anammox工艺运行的影响并探究其强化Anammox工艺脱氮效能的机理,综述了主流载体材料强化Anammox工艺脱氮效能的效果和机制,讨论了当前载体材料强化Anammox工艺脱氮效能研究的局限性。结果表明,塑料、无纺布、生物炭和包埋材料等载体通过给Anammox微生物提供良好生境、降低Anammox反应器污泥流失总量、调控环境中亚硝态氮(NO_(2)^(-)-N)和NH_(4)^(+)-N的比例、促进Anammox微生物富集、刺激胞外分泌物产生、提升胞外电子传递效率和提高Anammox微生物抗逆性等途径强化Anammox工艺的脱氮效率。当前,大部分有关载体材料的研究仍局限在实验室阶段,尚未在真实工况下开展实验。今后应在真实工况条件下开展关于使用时间对载体材料稳定性的影响、不同载体材料对Anammox微生物生理活动、群落结构和代谢途径的影响、载体材料成分对出水指标和后续工艺的影响等研究。

厌氧氨氧化工艺原理及其在废水处理中的应用研究

厌氧氨氧化工艺在废水处理中应用,妥善解决了传统生物脱氮工艺在工程实践中需要投加碳源、曝气等的问题,经过对厌氧氨氧化工艺原理的深入研究,本文对该工艺的应用优势和影响因素进行了详细分析。通过优化工艺条件,并围绕常见的短程硝化-厌氧氨氧化、全程自养脱氮等厌氧氨氧化工艺,对其在废水处理中的实践应用及取得效果进行研究与讨论,希望可以发挥参考作用。

厌氧氨氧化应用于城市主流污水处理工艺的研究进展

厌氧氨氧化是一种新兴的生物处理技术,已被广泛应用于城市主流污水处理工艺中。本文对厌氧氨氧化在城市主流污水处理中的研究进展进行了综述。首先介绍了厌氧氨氧化的原理和优势,然后总结了目前在城市主流污水处理中应用厌氧氨氧化的各种工艺配置和操作参数的优化研究。接着,讨论了厌氧氨氧化对氨氮和有机物的去除效果,以及其对产生甲烷和氮气排放的影响。最后,对未来厌氧氨氧化在城市主流污水处理中的发展趋势进行了展望。