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。

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%).

温度转换对厌氧消化系统连续运行及微生物群落的影响

通过210d的连续厌氧消化试验,实现了以餐厨垃圾为发酵底物的同一厌氧消化系统内发酵温度从中温到高温的转换.试验结果显示,中温阶段,最高有机负荷(OLR)为6.5kg COD/(m^(3)·d),平均沼气产率658L/(kg COD·d);产甲烷优势菌属包括Methanosaeta(57.0%)、Methanospirillum(10.0%)、Methanomethylovorans(9.2%)和Methanobacterium(19.7%),其与水解酸化类细菌、同型产乙酸菌等形成互营关系,实现高效产甲烷过程.经35d升温过程后,中温发酵系统平稳转换为高温发酵系统.高温系统稳定运行时OLR为5.0kg COD/(m^(3)·d),平均沼气产率480L/(kg COD·d);产甲烷优势菌属主要为Methanoculleus(96.2%),其与互养产氢类细菌和互营乙酸氧化细菌等形成互营关系,共同推动H_(2)利用和产甲烷过程.但高温系统在试验后期呈现明显酸化趋势,产气效率大幅下降,推断是因为该阶段产甲烷菌活性受到抑制,而水解产酸菌大量富集,使得有机酸生成与利用过程失衡,最终导致系统崩溃.综上说明厌氧发酵系统在线温度转换具有技术可行性,但高温系统的运行性能和稳定性较中温系统偏低.

基于异同移动平均线指标的氨氮厌氧工艺诊断研究

合理的诊断方法和控制策略是实现厌氧处理工艺安全性和稳定性的必要手段。为了对氨氮厌氧工艺的处理过程进行准确的诊断与控制,基于在线监测系统对氨氮扰动冲击情境下上流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,UASB)反应器的气液相参数进行实时监测,并根据指数平滑异同移动平均算法,建立各参数相对应的异同移动平均线指标。根据各参数的指标响应特征与反应器之间的状态关系,通过建立诊断规则,构建氨氮厌氧工艺诊断推理数据库。诊断推理数据库结果显示,气相参数指标整体上比液相参数指标响应快,适合作为识别氨氮扰动抑制发生的敏感性指标;综合气相和液相多参数异同移动平均线指标的响应特征,不仅能够对扰动抑制程度和厌氧生化系统的恢复情况做出准确、全面的诊断,还能够提供快速的预警和有效的控制策略。

硫酸盐对厌氧消化的影响及强化工艺研究进展

含硫化合物作为工业生产中的常见原料,在医药化工、食品加工等行业中被广泛利用,这也导致了相关行业生产废水中高硫酸盐的水质特点。废水中的硫酸盐成分,会对厌氧生物处理效能产生一定的抑制,同时也会造成设备和管道的腐蚀损耗。研究通过总结厌氧系统中硫酸盐生物还原机理、利用碳源种类以及硫酸盐还原菌与产甲烷菌的竞争影响机制,揭示硫酸盐对厌氧消化性能的影响。并针对高含硫酸盐废水厌氧处理的关键点,进一步介绍目前主流的处理工艺和硫酸盐厌氧抑制的缓解手段,结合相关工艺运行特点,分析不同处理工艺优缺点,为高含硫酸盐废水厌氧处理工艺选择提供参考。

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。

市政污泥“热水解+高含固厌氧消化”处理工艺设计浅析

厌氧消化工艺因具有良好的污泥稳定化、减量化、资源化特性而在市政污泥处理中得到广泛应用,而“热水解+高含固厌氧消化”工艺具有减少厌氧消化系统占地和投资、大幅提升厌氧消化效率的特点,该工艺可彻底实现污泥无害化,更好实现污泥减量化、稳定化和资源化,在市政污泥处理应用中具有广阔前景。文章依托国内“热水解+高含固厌氧消化”工艺实际工程案例,对工艺流程和各系统组成进行梳理和分析,梳理工艺设计关键参数,并对该工艺的特点及设计要点进行分析,为类似项目的工程设计提供参考。

有机负荷率对新型厌氧/好氧/缺氧工艺的影响机制探究

为了探究进水有机负荷对新型厌氧/好氧/缺氧工艺(AOA)工艺的影响,构建了新型AOA生物脱氮除磷反应器,通过控制进水COD考察了有机负荷率(OLR)对AOA工艺对污染物和营养盐去除的影响,并通过分析不同OLR工况影响下污泥特征及胞内聚合物的变化规律、微生物群落特征揭示了OLR对AOA工艺的影响机制。结果表明进水OLR由200 mg/L提高至400 mg/L,AOA工艺具有良好的去除效率,COD、TN和SOP的去除效率分别达到93.6%~96.2%、82.45%~85.1%和94.2%~98.5%。进水OLR提高了污泥往胞外聚合物含量,且显著提高了PN含量。在进水OLR为400 mg/L时,聚羟基脂肪酸酯(PHA)最大积累量为5.98 mmol/g,糖原质含量下降至6.03 mmol/g。OLR能影响AOA工艺内微生物群落结构,适量提高OLR促进了Proteobacteria和Firmicutes在污泥内的占比。研究结果为AOA工艺处理不同进水OLR的废水提供一定的数据支撑和理论依据。

高含固污泥高温厌氧消化系统的工艺管控研究

厌氧消化是污泥处理的主流技术之一,其能够将污泥中的有机碳转化为甲烷。高温高含固率厌氧消化工艺具有运行效率高、负荷高、减少占地等优势,相比中温低含固率厌氧消化工艺,其在管控上存在一些特定的技术要求。结合工程案例的运行经验,对高温高含固率厌氧消化工艺的管控进行分析,从进泥控制、工艺参数控制、运行管理和安全维护等方面进行全面梳理,为该工艺的稳定运行提供指导。

基于HAZOP技术的餐厨垃圾厌氧工艺危险分析研究

为有效减少餐厨垃圾厌氧工艺过程中火灾爆炸事故的发生,本文基于危险与可操作性分析(HAZOP)对某餐厨垃圾厌氧工艺单元的风险进行分析,主要研究涉及沼气产生、存储及输送设备设施的装置压力、温度、pH值、流量、液位等出现的偏差,提出改进和安全措施建议。结果表明,厌氧罐及双膜气柜的偏差及偏差导致的后果多与压力相关,并针对可能出现的后果提出以压力监测为主的安全措施。

“厌氧/好氧+化学除磷”工艺在厦门港某集装箱码头污水处理设施改造中的应用

针对厦门港某集装箱码头原有的污水处理设施存在的问题,根据该码头污水水质特点和出水排放标准,对原有的污水处理设施实施改造,将“厌氧/好氧+膜生物反应器”工艺改为“厌氧/好氧+化学除磷”工艺并更新相关设备。运行调试结果显示:采用“厌氧/好氧+化学除磷”工艺后,污水处理设施出水水质稳定,达到排放标准。

浅析厌氧工艺在市政污水处理中的作用

为了分析厌氧工艺在市政污水处理中的作用、评估厌氧工艺的价值,本文采用案例分析法,应用UASB反应器对城市污水进行处理,探讨流量与负荷、温度、碱度、产气量、催化剂对厌氧工艺下污水处理效果的影响,得出厌氧工艺下,污水流量与负荷、产气量、额外添加碱度不会影响污水处理效果,可采取提高温度、添加催化剂的方法提升污水处理效果。

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。

厌氧塔罐体制作过程中的工艺优化

本文深入研究了厌氧塔罐体制造过程中的技术创新策略,优化生产线,提升产值,同时节能减排。针对材料选用、焊接工艺、品质把控以及设备设计等核心环节,探讨了提升策略。针对特殊合金材料的选择,能有效增强抗腐蚀性能及延长使用寿命。焊接工艺创新,自动化与无缝焊接技术助力品质升级。质量把关策略涵盖严谨的查验与评测,旨在减少不良品比例。最后,设备设计要兼顾流体力学特性与操作便捷。这些优化策略有望助力厌氧塔罐生产的绿色循环,激发生物处理领域无限潜能。

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。

餐厨垃圾高温高负荷厌氧长期运行工艺效果研究

高温厌氧处理餐厨垃圾具有处理效率高、病原菌灭活效果好和有机物利用率高的优点。在高温(50±1)℃条件下处理实际餐厨垃圾,水力停留时间(HRT)为10 d,有机负荷(OLR)为10.2 kgCOD/(m^(3)∙d),连续运行95 d。试验结果表明,系统pH稳定在7.6左右,总有机酸浓度约170 mg/L,并未出现有机酸积累现象。甲烷的容积产气率达2.8 L/(L∙d),单位化学需氧量(COD)的产甲烷量可达280 mL/gCOD,COD去除率约82%,有机物转化效率为87%。研究表明,高负荷下餐厨垃圾的高温厌氧消化可达到较高的产气水平和有机物去除率,系统稳定性良好且有机物转化效率高,具有较高的工程应用潜力。

SRT及碳源浓度对厌氧/好氧交替运行SBR工艺中PHB的影响

研究了SRT及碳源浓度对厌氧 /好氧交替运行SBR工艺活性污泥中PHB的影响 .结果表明 :SBR5 1、SBR10及SBR5 2系统内PHB占MLVSS的最高质量分数分别为 9 8%、5 . 72 %和 18. 89% ,好氧初期 2 0min内碳源转化率分别为 4 6 %、34%和36 .3% ,相应PHB的生成速率分别为 196 6mg/ (L·h)、14 0mg/ (L·h)和 2 95 35mg/ (L·h) ;PHB降解可用PHB在菌体内含量为参数 ,表征为一级反应动力学 ;资源化回收PHB需要综合多因素进行考虑 ;本研究所驯化得到的活性污泥在批式条件下积累PHB主要受到碳源基质浓度梯度的影响 .

污水处理系统中厌氧氨氧化细菌的富集策略

厌氧氨氧化(Anammox)工艺有利于实现可持续的污水生物处理,自发现以来就引起了人们的极大兴趣,与传统的生物脱氮技术相比,其优势在于节约充氧电耗与外加碳源所需的运行费用,以及较低的剩余污泥产量。然而,厌氧氨氧化细菌(AnAOB)的生长速率极其缓慢,限制了Anammox工艺的大规模应用。综述了以往富集AnAOB的研究,主要介绍了以下3个方面:接种污泥选择、载体与反应器设计以及外加化学物质。该文将有助于研究人员规划和设计一个合适的AnAOB富集策略,有利于拓宽Anammox工艺在污水生物处理中的应用。

La_(2)O_(3)和CeO_(2)对高效厌氧生物反应器运行性能的影响

轻稀土氧化物La_(2)O_(3)和CeO_(2)具有特殊催化性能,可用作生物促进剂。通过提升厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器的容积负荷,研究La_(2)O_(3)和CeO_(2)对EGSB反应器的处理效能、稳定性及对厌氧颗粒污泥理化特性的影响。结果表明,容积负荷为12.73 kg/(m3?d)时,添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)后的反应器相较于对照反应器,平均化学需氧量(COD)去除率分别提高7%和11%,对照反应器(RⅠ)、添加La_(2)O_(3)反应器(RⅡ)、添加CeO_(2)反应器(RⅢ)的COD平均去除率分别为86%、93%和97%。添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)降低了进水COD质量浓度对EGSB反应器出水pH值变化的灵敏度,增强了运行稳定性。经过126 d运行,RI的pH灵敏度比上升33%,而RⅡ和RⅢ分别下降了69%和67%,添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)可降低反应器pH灵敏度比,维持反应器稳定性。添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)后,EGSB反应器内厌氧颗粒污泥的沉降速率升高,接种污泥、RⅠ、RⅡ和RⅢ的平均沉降速率分别为31.32 m/h、54.96 m/h、72.69 m/h和95.12 m/h,RⅢ和RⅡ较RⅠ的沉降速率分别提高了73%和32%。通过电镜观察厌氧颗粒污泥表面微观结构发现,La_(2)O_(3)和CeO_(2)促进了胞外多聚物(EPS)分泌,可强化微生物细胞之间的黏附,进而增加了颗粒污泥的密度和粒径,增强厌氧颗粒污泥的沉降性能。

常低温条件下氨氮质量浓度对厌氧消化处理轻工行业废水的影响

在升流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket, UASB)中启动厌氧消化工艺,考查常低温(<25℃)条件下氨氮质量浓度对厌氧消化处理模拟轻工行业废水性能的影响。结果表明,间歇加泥并控制回流比为7.5的条件有利于厌氧消化工艺的启动,当氨氮质量浓度为400~1400 mg/L时,对厌氧消化性能基本无不利影响,且在400~800 mg/L之间时,会轻微促进厌氧消化性能,但较高的氨氮质量浓度会导致部分微生物死亡,促使胞外聚合物和溶解性微生物产物含量增大。此外,氨氮质量浓度的升高不利于氢营养型产甲烷古菌Methanobacterium的生长,其相对丰度从75.5%降低至6.3%,但有利于乙酸营养型产甲烷古菌Methanosaeta和兼性营养型产甲烷古菌Methanosarcina的增殖,二者的相对丰度分别从19.8%和1.7%增大至63.8%和29.1%。常低温条件下,厌氧消化工艺可以处理氨氮质量浓度为0~1400 mg/L的高COD的轻工行业废水,但优势产甲烷古菌会发生显著演替。