厌氧氨氧化耦合反硝化快速启动CANON工艺

在SBR反应器中.先采用低基质浓度配水启动稳定的厌氧氨氧化耦合反硝化(SAD),之后在低曝气条件下以模拟生活污水富集氨氧化细菌(AOB),启动CANON工艺.基于对反应器内脱氮性能和不同阶段功能菌动力学活性的分析,系统阐述了影响CANON工艺启动与稳定运行的影响因素.结果表明此启动方式不仅缩短了亚硝化启动时间,同时缩短了ANAMMOX菌对有机环境的适应时间,经过60d成功启动了CANON工艺并应用于处理生活污水,反应器ANR超过了93%.反应器较短的周期(4h),使得ANAMMOX菌和异养菌反硝化菌活性始终保持在合理范围内,μNH_4^+-N/μCOD比值始终大于1.0.异养反硝化菌对COD的降解反应,使反应器内pH值提高,同时反应周期间初期和末期游离氨(FA)始终处于对NOB的抑制水平,也是实现稳定亚硝化的重要原因.

NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N及COD/NH_(4)^(+)-N对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮除碳的影响

采用序批式反应器-厌氧序批式反应器(SBR-ASBR)组合工艺处理常温低C/N比实际生活污水,通过调控SBR缺氧:好氧时间分别为80min:60min、120min:60min和150min:60min时,实现半亚硝化,将其出水直接泵入ASBR反应器中,考察不同进水NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N和COD/NH_(4)^(+)-N对厌氧氨氧化耦合反硝化同步脱氮除碳的影响,并采用响应面法设计正交批次试验.结果表明:在NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N为1.55,COD/NH_(4)^(+)-N为4.22时,出水NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N和COD的浓度分别为2.79,0.47,38.37mg/L,其去除率分别高达87.56%,98.45%和62.69%.ΔNO_(2)^(-)-N/ΔNH_(4)^(+)-N为2.23,生成的NO3--N的量比理论值小2.47mg/L,厌氧氨氧化和异养反硝化共同完成氮素去除,系统脱氮除碳性能最佳.当NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N和COD/NH_(4)^(+)-N分别由0.84增加到1.55和3.24增加到4.22时,厌氧氨氧化和异养反硝化对脱氮贡献率分别由80.40%降至53.33%和19.60%增加到46.67%.NO_(2)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N和COD/NH_(4)^(+)-N对TN和COD去除的正交影响显著,均呈现正相关,R^(2)分别为0.9243和0.9700.

低DO下同步硝化反硝化现象新形式探讨

同步硝化反硝化(SND)现象是近年来生物脱氮领域较为热门的话题,与传统生物脱氮相比,由于具有能耗低,基建费用少,工艺过程简单,易于装置集成等优点,因而越来越受到人们的重视。文章在广泛查阅国内外相关研究成果的基础上,着重从电子供体的角度,阐述基质中不同电子供体导致的不同形式同步硝化反硝化的反应模式及其特点,概述了不同形式同步硝化反硝化的研究进展,并提出了同步硝化反硝化今后的研究方向。

厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展

厌氧氨氧化菌厌氧氧化自养生物脱氮技术在降低污水处理能耗,实现污水能量回收利用方面应用前景极大。良好的污泥停留时间和稳定的亚硝酸盐供应制约厌氧氨氧化技术在污水处理中的应用,两者都与厌氧氨氧化菌参与硝化亚硝化反应的菌群活性影响因素有关。文章综述了温度、p H值、有机物等影响厌氧氨氧化菌活性因素的最新研究进展,从微生物角度研究了厌氧氨氧化颗粒污泥和生物膜形成的影响因素和获得良好污泥停留时间的方式,阐明了亚硝化和部分反硝化两个稳定可行的亚硝酸盐供给方式,通过研究厌氧氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌生长因素,阐释了部分反硝化机理,对主流生活污水处理系统中应用厌氧氨氧化工艺的可能和挑战进行了展望。

亚硝态氮充足下乙酸钠对厌氧氨氧化/反硝化的影响

通过连续流实验,研究了在亚硝态氮充足的条件下乙酸钠有机物对厌氧氨氧化(ANAMMOX)耦合反硝化系统(SAD)的影响。结果表明,当乙酸钠浓度(以COD计)为20 mg/L时,耦合系统脱氮性能良好;而当乙酸钠浓度增至50 mg/L时,ANAMMOX受到严重抑制,系统脱氮性能受到严重影响。进一步通过高通量生物测序研究颗粒污泥的微生物菌群变化。随着乙酸钠浓度的增加,颗粒污泥的主要厌氧氨氧化菌属Candidatus Kuenenia所占比例由20.42%降为2.30%,厌氧氨氧化菌的生物密度逐渐降低,反硝化菌的生物密度逐渐升高,厌氧氨氧化菌处于劣势。

一种新型生物脱氮工艺——亚硝化/自养反亚硝化工艺

介绍了一种新型生物脱氮工艺———亚硝化/自养反亚硝化工艺;详细论述了该工艺的发展沿革、反应理论基础、影响因素及其反应的特点和优点等;通过列出相关的反应方程式、反应示意图等进行说明和对比,充分凸现了该工艺的优点。

以厌氧氨氧化为核心的城镇生活污水处理的研究

厌氧氨氧化工艺作为一种有效新型的脱氮工艺,具有无需有机碳源、节省能耗等优势。介绍厌氧氨氧化反应主要影响因素,总结了城镇生活污水的主要碳源分离技术,综述了部分亚硝化-厌氧氨氧化及部分反硝化-厌氧氨氧化工艺在处理城镇生活污水时的影响因素、反应器类型及实际污水处理案例。结合厌氧氨氧化的研究前沿,介绍了几类新型的基于厌氧氨氧化工艺的脱氮工艺,为厌氧氨氧化工艺在主流城镇生活污水处理中的研究与应用提供技术支持。

同步硝化与反硝化研究进展

同步硝化与反硝化工艺同传统的生物脱氮工艺相比,可以节约氧和碳源的耗量,大大降低设备运行费用,具有很大的发展前途。结合国内外研究,主要从生物学、生物化学和微环境理论的角度对这一技术进行了综述,对一些同步硝化反硝化新工艺进行了介绍。

反硝化-高效部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺处理老龄垃圾渗滤液

采用反硝化-沸石曝气生物滤池(ZBAF)部分亚硝化及氧氨氧化组合工艺处理老龄垃圾渗滤液,探究ZBAF部分亚硝化特性以及组合工艺的脱氮除碳性能.结果表明通过游离氨(FA)对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的选择性抑制ZBAF可以实现老龄垃圾渗滤液稳定高效部分亚硝化,平均亚硝氮积累率(NAR)为93.8%亚硝氮产率(NPR)最高达1.659 kg·(m3·d-1;在进水中投加葡萄糖700mg·L-1后,当回流比为2.0 HRT为2.2 d时,由于反硝化与厌氧氨氧化的协同作用,组合工艺脱氮效果最佳,平均氨氮去除率(ARE)、总氮去除率(NRE)和总氮去除负荷(NRR)分别达97.2%、90.0%和0.585 kg·(m3·d)-1,平均COD去除率为45.3%其中厌氧氨氧化平均NRRANA为1.060 kg·(m3·d)-1最高达1.268 kg·(m3·d)-1.利用高通量测序技术分析各装置中的微生物群落结构.结果显示,反硝化细菌(Paracoccus和Comamonnas)、氨氧化细菌(AOB)(Nitrosomonas)和厌氧氨氧化菌(Candidatus Kuenenia和Candidatus Anammoxoglobus)分别为反硝化、ZBAF和厌氧氨氧化装置中的优势菌这与组合工艺稳定的脱氮性能相吻合.

反硝化除磷耦合部分亚硝化-厌氧氨氧化一体式工艺的启动

采用厌氧折流板反应器与完全混合反应器(ABR-CSTR)组合的一体式工艺作为试验载体,在连续流的运行条件下,针对低碳高氨氮(NH+4-N≥200mg·L^-1)污水,将不同隔室内的普通厌氧污泥驯化培养为分别具有反硝化除磷、部分亚硝化和厌氧氨氧化功能,以实现三者功能的耦合.A4(CSTR)段通过限氧(DO=0.8 mg·L^-1)和间歇曝气(曝∶停比=30 min∶30 min)的方式经过30 d成功实现部分亚硝化的启动.随后进一步采取缩短水力停留时间(HRT)的方式实现部分亚硝化的稳定运行,为厌氧氨氧化提供了NO2^--N/NH+4-N为1.0~1.1的稳定进水基质.A5和A6隔室运行154 d后实现了厌氧氨氧化功能, NH+4-N和NO2^--N的去除率分别为94%和97%,其出水中NO3^--N浓度稳定在22 mg·L^-1左右.A1~A3隔室利用回流中的NO-x-N作为电子受体成功实现了反硝化除磷功能,PO4^3--P的去除率为77%.一体式工艺经过175d成功耦合,实现了碳、氮和磷的同步高效去除.

部分亚硝化-厌氧氨氧化协同反硝化处理生活污水脱氮除碳

采用SBR-ASBR组合工艺处理实际生活污水,SBR中考察缺氧/好氧时间比及温度对部分亚硝化(partial nitritation,PN)的作用,ASBR中研究COD/NO_(2)^(-)-N(C/N)对厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)协同反硝化脱氮除碳的影响.(1)控制温度为25℃,在缺氧/好氧时间比为30 min∶30 min,单周期交替3次时,NO_(2)^(-)-N积累率(NiAR)于第22 d为98.06%,比亚硝态氮产生速率(SNiPR,以N/VSS计)为0.28 g·(g·d)^(-1),同步硝化反硝化去除的TN和COD分别为12.29mg·L^(-1)和110.36 mg·L^(-1).(2)在缺氧/好氧时间比为30 min∶30 min下,温度为15℃时,丝状菌大量繁殖,污泥活性和沉降性变差;温度为30℃时,NH_(4)^(+)-N转化为NO_(2)^(-)-N比例为86.83%,造成出水NH_(4)^(+)-N浓度过低,不能为厌氧氨氧化提供合适基质浓度;温度为25℃时,出水NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N浓度分别为31.58 mg·L^(-1)和35.04 mg·L^(-1),匹配厌氧氨氧化基质比.(3)组合工艺脱氮性能良好,出水TN、NH_(4)^(+)-N和COD浓度分别稳定在13.13、4.83和69.96 mg·L^(-1),去除率分别为83.10%、93.64%和75.11%.调节ASBR进水C/N为2.5、2.0和1.5时,C/N为2.0时厌氧氨氧化协同反硝化脱氮除碳性能最佳,出水NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N、NO_(3)^(-)-N和COD分别为0.09、0.25、1.04和32.73 mg·L^(-1).

低氨氮污水SNAD工艺启动-运行效能与微生物生态学特性

采用升流式微氧污泥床膜生物反应器(UMSB-MBR)处理低氨氮、低C/N比污水,考察了同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化(SNAD)工艺启动过程中的运行效能与微生物生态学特性,结果表明:经过厌氧氨氧化(Anammox)、短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)及SNAD工艺启动3个阶段,各阶段末总氮去除率(NRE)分别可达(80.85±0.81)%,(84.62±0.10)%及(90.01±0.23)%,SNAD工艺启动成功时,COD去除效率(CRE)为(85.04±0.18)%;宏基因组测序结果表明,氨氧化菌(AerAOB)优势菌属Nitrosomonas在PN/A阶段得到富集,且氨氧化功能基因(hao、amo)相对丰度上升;厌氧氨氧化菌(AnAOB)优势菌属由Anammox阶段的Candidatus_Kuenenia转化为SNAD阶段的Candidatus_Brocadia,厌氧氨氧化功能基因(hzs、hdh)呈先下降后上升的趋势,表明AnAOB逐渐适应低DO、低C/N比环境;反硝化菌属Ignavibacterium、unclassified-p-Chloroflexi及反硝化相关基因(narG、narH、nirS、nirK)在SNAD阶段相对丰度较高,表明其在异养脱氮过程中起到重要作用;KEGG氮代谢途径分析表明,系统中脱氮的主要途径归因于在系统内发生的同步亚硝化、厌氧氨氧化以及反硝化反应过程;KEGG代谢通路功能进一步表明,工艺系统启动过程中微生物信号传导与物质交换运输处于较高水平,功能菌之间的协作能力显著加强.

厌氧氨氧化技术研究与应用反差现象归因

厌氧氨氧化(ANAMMOX)因无需氧气和有机物而被视为可持续污水处理技术,以致学界对其研究趋之若鹜并愈演愈烈.然而,20多年过去了,过热的研究与少有的工程应用形成了巨大反差,这一现象耐人寻味.因此,有必要对产生这种反差现象的原因进行理性分析,以期获得对ANAMMOX技术工程应用场景以及运行瓶颈的清晰信息.分析表明,ANAMMOX工程化步履蹒跚的主要原因为应用场景误区与运行控制难度.ANAMMOX技术定位于高氨氮(NH_(4)^(+))、低有机物(COD)浓度厌氧消化液或类似工业废水,即属于应用场景较小的小众技术.再者,实现ANAMMOX的关键是前端与之匹配的亚硝酸氮(NO_(2)^(-))积累,而这恰恰成为其运行成败的关键.尽管存在着多种让NO_(2)^(-)积累的方法,但实现其稳定运行最后均归结为精准的控制技术,因为ANAMMOX本身以及NO_(2)^(-)积累所需要的环境窗口均十分狭窄.另一方面,ANAMMOX过程本身并不产生强温室气体-氧化亚氮(N_(2)O,温室效应为CO_(2)的265倍),但无论是短程硝化(PN)还是短程反硝化(PD)均涉及N_(2)O释放且量并不低,这就让原本可持续的ANAMMOX工艺蒙上了应用阴影.因此,对ANAMMOX的研究应适当降温,即使是针对性的应用场景也应重新评估其碳排放问题.

SNAD反应器中颗粒污泥和絮体污泥脱氮特性

通过血清瓶批试研究了温度为30℃时,SNAD（simultaneous partial nitrification,anaerobic ammonium oxidization and denitrification）反应器内的颗粒污泥R1（1～2.5mm）和絮体污泥R2（0～0.25mm）的脱氮特性.结果表明,颗粒污泥的好氧氨氮和好氧亚硝态氮氧化活性分别为0.166,0kg N/（kg VSS？d）.厌氧氨氧化、亚硝态氮反硝化、硝态氮反硝化总氮去除速率分别为0.158,0.105,0.094kg N/（kg VSS？d）.絮体污泥的好氧氨氮氧化活性和好氧亚硝态氮氧化活性分别为0.180,0kg N/（kg VSS？d）.厌氧氨氧化、亚硝态氮反硝化、硝态氮反硝化总氮去除速率分别为0.026,0.096,0.108kg N/（kg VSS？d）.颗粒污泥和絮体污泥都具有良好的亚硝化性能和反硝化性能.颗粒污泥的厌氧氨氧化性能良好,絮体污泥的厌氧氨氧化性能较差.扫描电镜显示,在SNAD颗粒污泥的表面主要是一些短杆菌和球状菌.在SNAD颗粒污泥中心区域主要为火山口状细菌.在絮体污泥中,同时存在短杆菌,球状菌和火山口状细菌.

SBR工艺实现长期稳定的部分短程硝化

采用SBR工艺以实际生活污水为研究对象,通过3组预实验得出实现部分短程硝化(部分4NH-N+转化为NO_2^-N-)的最佳曝气量和曝气时间,启动长期运行的部分短程硝化序批式反应器(PNSBR),在好氧阶段以最佳曝气量[7.2~12 L·(h·L)^(-1)]和曝气时间(2~3 h)曝气,持续运行110多天(450多个周期)。结果显示,出水亚硝态氮积累率稳定维持在94%~100%,表明了长期稳定的短程硝化效果;出水2NO-N-与4NH-N+的比值大部分集中在2~4之间。进一步的分析得出,在PNSBR长期运行中,一方面通过控制曝气量和曝气时间使得好氧阶段溶解氧较低,更利于AOB的生长代谢而抑制NOB的活性;另一方面排水后剩余的亚硝态氮通过利用进水中的碳源反硝化去除(本周期的内源反硝化和下周期的外源反硝化),避免了为NOB提供底物的可能,从而实现了稳定的部分短程硝化。同步厌氧氨氧化和反硝化(SAD)工艺广泛存在,PNSBR反应器作为SAD的前置反应器,可提供满足SAD运行的进水,因此部分短程硝化是一项有潜力的工艺。

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,pH为7.5~7.7,HRT为24 h。TN去除率达到90.7%,出水TN、NH4+-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。

亚硝化厌氧氨氧化生物脱氮技术

《化工环保》Vo1．24，No．2，2004，103～106近年来，含氮化合物导致水体污染和水质富营养化的现象日益严重，开发和应用高效节能的废水脱氮工艺已成为当今水污染控制领域的研究热点。一些研究结果表明，硝化反应不仅由自养菌完成，某些异养菌也可以进行硝化反应；反硝化反应不只是在厌氧条件下进行，在好氧条件下某些细菌也可进行反硝化反应。

城市生活污水SNAD工艺的启动研究

采用SBR反应器,以城市生活污水为原水,进行同步亚硝化、厌氧氨氧化、反硝化（SNAD）工艺的启动研究.首先接种厌氧氨氧化（anammox）颗粒污泥,在高曝气量下（500L/h）培养得到亚硝化颗粒污泥,然后再次接种anammox颗粒污泥,在低曝气量下（40L/h）培养得到SNAD颗粒污泥.在亚硝化稳定期,氨氮平均去除率达到94%,亚硝态氮平均积累率达到95%.在SNAD稳定期,总氮平均去除率为85%.批试实验结果表明,亚硝化稳定期亚硝化颗粒污泥的好氧氨氮和亚硝态氮氧化活性分别为为0.234和0kg N/（kg VSS·d）.SNAD颗粒污泥的厌氧氨氧化总氮去除、亚硝态氮反硝化、好氧氨氮氧化、好氧亚硝态氮氧化活性分别为0.158、0.104、0.281、0kg/（kg VSS·d）,其中硝态氮反硝化活性在0～120min和120～360min内分别为0.061和0.104kg/（kg VSS·d）.扫描电镜显示,SNAD颗粒污泥表面以短杆状菌和球状菌为主,可能为好氧氨氧化菌（AOB）和反硝化菌,颗粒污泥内部以火山口状的细菌为主,可能为anammox菌。

生活污水SNAD颗粒污泥快速启动及脱氮性能研究

采用SBR装置,接种CANON絮状污泥,通过控制沉淀时间、HRT、DO及进水基质组成(配水与实际生活污水的比例),实现具有SNAD性能颗粒污泥的快速培养,并进一步通过降基质的方式,考察SNAD颗粒污泥在处理实际生活污水时的脱氮性能.结果表明:在反应器运行至第34d时,成功培养出具有SNAD性能的颗粒污泥;颗粒粒径最大可达1103μm,最大总氮去除负荷可达1.03kg/(m^3·d);同时在降基质运行过程中,CANON脱氮始终在反应器总氮去除中占优势地位,并最终实现生活污水中氮素、有机物的同步有效去除,出水TN平均为10mg/L,出水COD平均为40mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准.

有机碳源对SNAD工艺脱氮性能及微生物种群结构的影响

为考察不同有机碳源质量浓度对亚硝化的全程自养脱氮工艺（SNAD）脱氮性能的影响,将该工艺应用到生活污水的处理中,采用MBR反应器,以葡萄糖作为有机物来源,通过逐步增大COD来实现,并运用PCR-DGGE技术研究了微生物种群结构的变化.反应器运行结果和DGGE图谱分析表明：碳氮比为0~2时,COD的增加不会抑制AOB和Anammox菌,AOB和Anammox菌的菌属种类不受影响,反而通过反硝化作用提高氮去除负荷.总氮去除率和氮去除负荷分别为67%和0.34 kg/（m3·d）左右.碳氮比为3~4及生活污水运行条件下,Anammox菌不受影响,AOB的活性受到抑制,菌属种类减少,脱氮效率下降.生活污水运行阶段,总氮去除率和氮去除负荷平均分别为73%和0.17 kg/（m3·d）.Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia stuttgartiensis一直是反应器内的优势菌属,共同完成脱氮过程.