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。

短程反硝化强化脱氮的影响因素及其耦合工艺应用进展

短程反硝化(PD)工艺作为脱氮的前端工艺以其效率高、能耗低以及温室气体排放量少等优点而备受青睐,成为近年来研究热点。短程反硝化耦合厌氧氨氧化(PD/A)工艺是一种新型生物脱氮工艺,不仅在氮循环中发挥着重要作用,而且在节能和环保方面具有很高的经济和实用价值。基于已有研究成果,介绍了PD工艺的研究现状,分析了不同接种污泥对PD工艺启动的影响;从磁效应、碳源、碳氮比(C/N)以及铁炭比等方面进行评述,揭示了关键影响因子对PD工艺强化脱氮过程中微生物群落结构、关键酶活性和细胞代谢途径的影响机理;浅析了PD/A工艺不同耦合形式的特点,对耦合工艺处理城市生活污水、养殖废水和垃圾渗滤液等实际废水的研究与应用进展进行总结;最后,展望了PD/A工艺在污水脱氮处理方面的前景,并结合现有研究提出了PD/A工艺处理垃圾渗滤液的潜在工程应用方案,认为克服PD工艺的影响因素及优化PD/A的参数以提升工艺运行的高效性和稳定性是未来研究的重点方向。

短程反硝化用于污水脱氮的机制、影响因素和工艺研究进展

短程反硝化可以将硝酸盐部分还原并实现亚硝酸盐的积累,是厌氧氨氧化反应获取亚硝酸盐底物的重要途径,在污水高效低耗脱氮中具有较大的应用潜力,成为近年来的研究热点。首先从短程反硝化的生物过程及相关微生物菌群类型方面介绍了短程反硝化的作用机制;随后针对碳源、C/N、环境条件、重金属等方面总结了影响短程反硝化过程的因素,并阐述了近几年短程反硝化工艺在实际污水脱氮过程中的工艺研究;最后,探讨了现阶段短程反硝化研究过程中存在的问题,并对工艺的优化启动策略进行了展望,以期为该工艺在污水脱氮中的进一步发展和应用提供理论支撑。

一段式短程反硝化-厌氧氨氧化工艺处理电厂循环冷却水与城市污水的可行性研究

厌氧氨氧化反应由于其自养脱氮的特性,自被发现之日起就备受关注。作为一种能稳定为厌氧氨氧化反应提供亚硝态氮的技术,短程反硝化技术将硝酸盐仅还原为亚硝态氮,已经被认为是目前最节能的硝酸盐废水脱氮技术。针对一段式短程反硝化-厌氧氨氧化工艺实现电厂循环冷却水浓水与城市污水同步脱氮的可行性进行探究。在pH=9的条件下,经过26 d的驯化,成功启动在低pH下能稳定实现高亚硝积累的短程反硝化反应器。加入厌氧氨氧化污泥后,迅速启动一段式短程反硝化-厌氧氨氧化反应器。短程反硝化过程能利用的有机物主要来源于城市污水。因此,预计通过控制化学强化初沉的可以控制预处理过程有机物的去除量,从而控制进水的碳氮比实现稳定脱氮。采用短程反硝化-厌氧氨氧化技术可以在低物质输入,低能源消耗,低碳排放,低剩余污泥产生的前提下实现电厂循环冷却水浓水与城市污水的同步脱氮,是一种经济且环境友好的处理技术。

AOA后置短时低氧曝气实现短程硝化反硝化除磷

为培养亚硝酸盐型反硝化聚磷菌实现好氧颗粒污泥(AGS)短程硝化内源反硝化除磷,设置3组同规格以厌氧/好氧/缺氧后置短时曝气(AO_(1)A-O_(2))模式运行的SBR,各反应器好氧段/后置好氧段(O_(1)/O_(2))的曝气强度和曝气时间均不同,通过对比3组反应器60 d的运行情况,探究各系统污染物处理性能和功能菌活性。结果表明,后置短时低氧曝气10 min且O_(1)、O_(2)的曝气强度分别为5、2.5 L/(h·L)的R2脱氮除磷效果最佳,其COD、TP、NH^(+)_(4)-N、TN去除率达95.49%、95.57%、100%、95.52%。通过短时好氧饥饿和低溶解氧可以创造出短程硝化内源反硝化除磷的最适环境,R2中约60%的除磷菌为DPAOs,且亚硝酸盐型聚磷菌最多,可达38.76%,其反应器好氧段的亚硝酸盐积累率(R_(NA))为74.19%,实现了较高的NO^(-)_(2)-N积累,游离亚硝酸(FNA)为1.03μg/L,可抑制PAOs和NOB,同时富集出更多的AOB和DPAOs。

聚乙烯醇载体颗粒污泥反应器短程反硝化运行过程研究

在氮负荷为0.4~1.2 kg/(m^(3)·d)和高低COD/NO_(3)^(-)-N(3~2)条件下运行2个完全相同的USB反应器(R1无载体,R2以聚乙烯醇凝胶为载体),以探究添加聚乙烯醇(PVA)凝胶载体对短程反硝化(PD)过程中NO_(3)^(-)-N到NO_(2)^(-)-N的转化率(NTR)的影响,并对R1和R2中颗粒污泥物化及微生物菌群特征进行了对比分析。结果表明:(1)第58天时R1、R2 PD系统均启动成功,第82~96天时R2平均NTR(84.65%)大于R1(81.60%),R2最大NTR(94.85%)大于R1(92.47%);(2)第96天时R2颗粒污泥结构较R1更密实紧凑,表面微生物更加紧密、丰富;R1的污泥体积指数和胞外聚合物含量均高于R2,而PVA颗粒污泥的沉降性能明显优于R1;(3)高通量测序表明,R1与R2 PD颗粒污泥中Proteobacteria菌门占短程反硝化系统的主导地位;R2物种丰富度低但PD相关优势菌属丰度(20.81%)高于R1(18.41%),PVA载体的加入强化了功能菌的选择性富集。

一株适用于短程反硝化的细菌筛选及其脱氮特性

从水稻田土壤中筛选出一株短程反硝化作用明显的菌株D5,结合细菌的形态结构以及16S rDNA序列分析,鉴定为肺炎克雷伯氏杆菌(Klebsiella pneumoniae),并进一步采用单因素实验方法探究了环境因子(碳源种类、C/N和温度)对该菌株脱氮性能的影响。结果表明,多种环境因子均对菌株D5的短程反硝化效果具有较大影响,最佳碳源为柠檬酸钠,最佳C/N为3,最佳温度为25℃和30℃。结果显示,菌株D5具有优良的短程反硝化性能,通过调控环境条件可以取得最佳的短程反硝化效果。

人工快渗系统短程硝化反硝化的协同启动及脱氮性能

为提高人工快渗(CRI)系统的脱氮性能,构建了好氧(O)/缺氧(A)两段式CRI系统处理模拟生活污水,采用NaCl-pH协同调控的方式启动短程硝化反硝化,考察了其对NH_(4)^(+)-N、TN去除的强化效果。结果表明,进水中投加质量浓度为6 000 mg/L的NaCl运行13 d后,O-CRI反应柱的NO_(2)^(-)-N积累率可达到71.7%,此时提高进水pH至8.8,NO_(2)^(-)-N积累率可增高至95.5%,NaCl-pH协同调控可成功启动短程硝化。O/A-CRI系统稳定运行期间NH_(4)^(+)-N、TN去除率均值分别达到97.6%、87.5%,比对照组分别提高了2.9、41.3个百分点。O-CRI反应柱内的脱氮功能菌以氨氧化菌(AOB)为主,其中相对丰度较高的菌属为Nitrosomonas、Nitrosospira,而以Nitrospira为代表的亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性由于被选择性抑制而致使其相对丰度大幅减小,从而保障了NO_(2)^(-)-N的高效稳定积累。短程硝化反硝化为CRI系统强化脱氮提供了一条高效低耗的新途径。

施氏假单胞菌菌剂的好氧生长条件优化及其短程反硝化性能

短程反硝化是目前生物脱氮技术的研究热点之一,但有关短程反硝化菌剂的研究仍较为匮乏.该文从污水厂活性污泥中分离了1株兼具异养氨氧化能力和短程反硝化能力的施氏假单胞菌(Stutzerimonas stutzeri WH-01).通过单因素优化试验,逐步确定了WH-01菌剂在好氧条件下的最适生长参数:以300 mg·L^(-1)氨氮为氮源、以1500 mg·L^(-1)葡萄糖为碳源、培养温度为35℃,初始pH为8.0.以乙酸钠为碳源时,WH-01菌剂虽具有全程反硝化能力,但会优先进行短程反硝化:在培养基中的亚硝氮积累效率为81%,在实际污水中的亚硝氮积累效率为97%.上述结果表明WH-01菌剂具有工程应用的潜力.

短程硫黄/硫铁矿自养反硝化脱氮性能研究

为了解决异养反硝化处理低n(C)/n(N)废水需外加有机碳源和硫黄自养反硝化硫酸盐产量较高的问题,启动了短程硫黄/硫铁矿自养反硝化反应器并探究其脱氮性能,通过批式试验考察了n(S)/n(N)、初始pH、硫铁矿和石灰石等因素对脱氮性能的影响.结果表明,短程硫黄自养反硝化总氮(TN)去除率稳定在96%以上,比完全硫黄自养反硝化的实际硫酸盐产量减少大约40%.在氮容积负荷(以NO_(2)^(-)-N计)为0.40 kg/(m^(3)·d)时,短程硫铁矿自养反硝化的TN去除率高达98%,进一步解决了以S^(0)为电子供体时硫酸盐产量较高的问题.短程硫黄自养反硝化在n(S)/n(N)=2.5、初始pH=8时脱氮效果较好;FeS_(2)+NaHCO_(3)组合脱氮效果最好;CaCO_(3)在减少出水中硫酸盐产量和碱度缓释方面具有优势.Thiobacillus是硫自养反硝化反应器的主要功能菌属,相对丰度在13.2%以上.

短程反硝化厌氧氨氧化与反硝化除磷技术研究进展

综述了短程反硝化厌氧氨氧化技术与反硝化除磷技术的作用机理及应用进展,总结了功能微生物的富集策略及其特性,并分析了两者耦合技术的研究进展,最后对未来的发展趋势和研究方向进行了展望,以期为短程反硝化厌氧氨氧化、反硝化除磷技术及两者耦合工艺的研究和改进提供参考。

反硝化除磷脱氮机理及其工艺研究进展

由于我国城市污水普遍存在碳源不足、C/N较低等问题,传统的生物脱氮除磷处理技术往往难以达到排放要求,且传统生物脱氮除磷工艺存在碳源竞争、泥龄差异等弊端,使脱氮除磷效率难以进一步提高。反硝化除磷脱氮技术以其能耗低、效率高等优点是目前研究热点之一。基于反硝化除磷脱氮理论,总结了反硝化除磷机理、微生物种类及特性,全面介绍了近年来反硝化除磷脱氮工艺及其耦合工艺的研究进展,分析对比了不同影响因素对各工艺反硝化除磷性能的影响,最后对未来的发展趋势和研究方向进行了展望,以期为反硝化除磷技术的研究及其工艺改进提供参考。

COD/N对短程内源反硝化过程中NO和N_(2)O积累的影响

利用序批式活性污泥反应器研究不同碳氮比(COD/N)(1,3,4,6)对短程内源反硝化污染物去除性能以及NO和N_(2)O积累的影响。结果表明,化学需氧量和亚硝态氮在COD/N大于3时去除效果较好。NO的积累峰值随着COD/N的增加而先增加后降低,在COD/N为4时达到最大值0.45 mg/L。而N_(2)O则呈现先降低后增加的趋势,当COD/N为3时积累峰值最小(3.7 mg/L)。NO的积累与COD/N、厌氧时间、NO和游离亚硝酸的抑制有关。N_(2)O的积累是COD/N、NO、游离亚硝酸等共同作用的结果。

低碳氮比和高pH进水启动短程反硝化:性能及污泥特性变化

短程反硝化厌氧氨氧化技术(PDA)在污水处理中广泛应用的前提是富集出足量的短程反硝化细菌。通过接种剩余污泥,考察了采用简单的调控进水pH和碳氮比(C/N)策略,在上升流式厌氧污泥床(UASB)反应器内进行长达77 d短程反硝化启动过程。结果表明:在反应器的进水C/N(~2.6)与pH(~9)条件下,出水快速出现了亚硝态氮积累,在40 d以后,反应器内的亚硝积累率(NTR)保持稳定,NTR为(54.67±7.29)%,表明了短程反硝化过程已经在反应器内建立。此外,将进水pH调节为7.5,NTR依然稳定在(66.13±0.77)%,驯化后的污泥适用于常规污水的PD过程。高pH条件下反应器内污泥浓度上升,微生物对进水的适应导致了胞外聚合物(EPS)下降,EPS中的蛋白和多糖比例的变化反映了污泥具有颗粒化的趋势。结果表明:控制进水高pH和低C/N比成功启动了短程反硝化过程,驯化后的污泥可以用于PDA脱氮,尤其在同时处理含有氨氮和硝态氮废水时具有显著优势。

市政污水中深床反硝化滤池处理工艺研究

研究市政污水中深床反硝化滤池处理工艺:通过深度脱氮工艺来进行脱氮,使得出水水质达到准IV类水质标准。采用两级AO+MBR工艺,并设置厌氧区来进行除磷。运用二沉池进行混凝沉淀深度处理,滤料采用石英砂,支撑介质为鹅卵石,采用生物脱氮除磷工艺深度处理,采用次氯酸钠对出水水质进行消毒。运用反冲洗的方式将滤料中的ss等污染物进行冲洗,直到结束后使得滤床能够继续过滤。对反硝化所需容积和滤料容量进行计算,得到滤池厚度和滤池格数进行具体处理:通过焚烧炉将污泥进行矿化处置,将污泥中蕴含的碳水化合物转化成水和二氧化碳,在高温下进行灭菌消毒处理。对臭气进行活性基团被氧化完成除臭工艺。测试结果表明,处置后不同的碳源之间差异减小,在100 min时NO_(3)^(-)-N浓度降到0,去除率高达100%,增加了脱氮反硝化效果,提高了生物反硝化效率,满足一级A标水质排放标准,有效缓解了污水治理压力。

基于短程反硝化厌氧氨氧化新型污水生物脱氮工艺的研究进展

短程反硝化厌氧氨氧化(PD/A)工艺凭借其无需曝气、废物质产量低、有机碳源需求少等优点,被视为近年来最具有主流工程应用前景的新型生物脱氮工艺。本文首先阐述了PD/A工艺的原理及特点;随后从pH、碳源、盐度以及重金属等方面总结了影响PD/A工艺的关键因素,同时提出了实现PD/A工艺核心功能菌群快速富集以及良好协同的调控策略;而后概括了由PD/A工艺发展而来的多种衍生工艺,并从工艺稳定性、经济性和可调控性等方面,分析了这些衍生工艺的研究前景;最后展望了PD/A工艺未来的研究重点,认为借助宏基因组学技术探明不利生境胁迫下PD/A工艺的抗性形成机制,有利于未来主流厌氧氨氧化(Anammox)工艺的实际工程应用;同时认为于双碳背景下与现有成熟的生物脱氮工艺相耦合,实现各类废水的经济、高效和达标处理,将会是PD/A工艺未来的一个重点研究方向。

A^(2)/O-BAF工艺短程硝化模式下反硝化除磷效能

采用厌氧/缺氧/好氧-曝气生物滤池(A^(2)/O-BAF)工艺处理低C/N城市污水,研究硝化液回流比为0、50%、100%、150%和200%时该工艺脱氮除磷效能。结果表明,在A^(2)/O中控制污泥龄(SRT)为15d,水力停留时间(HRT)为10h,好氧段溶解氧(DO)为2.0mg/L;BAF中控制HRT为3h、好氧/缺氧曝停时间比为50min∶10min以及硝化液回流比R=200%的条件下,进水COD、TN、NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-)-P的浓度分别为232.61mg/L、53.99mg/L、52.20mg/L和5.54mg/L,系统出水中COD、TN、NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-)-P的浓度分别为34.11mg/L、12.44mg/L、1.01mg/L和0.34mg/L,亚硝积累率(Ni AR)高达95.20%。出水NO_(2)^(-)-N回流至A^(2)/O缺氧段后,缺氧段出水的PO_(4)^(3-)-P含量下降至2.68mg/L,反硝化除磷(DPR)对系统PO_(4)^(3-)-P的去除贡献达75.42%。批次试验表明,A^(2)/O反应器中的除磷菌在厌氧120min后释磷量达到36.35mg/L,缺氧条件下以NO_(2)^(-)-N为电子受体的反应中吸磷量为26.28mg/L,吸磷率为72.30%,以NO_(2)^(-)-N为电子受体的反硝化除磷菌(DPB)占总除磷菌的72.91%。

短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展

厌氧氨氧化(Anammox)作为当前高效与节能的脱氮工艺成为污水处理领域研究的热点,具有广阔的工程应用前景。分析了短程反硝化-Anammox耦合工艺(PD/A)原理,对PD/A工艺的控制因素,如接种污泥、碳源类型、ρ(COD)/ρ(NO_(3)^(-)-N)、污泥形态、pH值和反硝化时间等,进行了深入分析并指出了适宜的运行条件,解析了PD/A工艺在废水处理中的应用,以期为助推PD/A工艺工程应用提供参考。

SO_(3)^(2-)驱动自养短程反硝化工艺亚硝酸盐积累特性研究

构建了一种亚硫酸盐驱动自养短程反硝化(SDAPD)新工艺旨在实现NO_(2)--N快速积累.采用厌氧序批式生物膜反应器,探究了不同进水硝酸盐浓度(25~250mg/L)及不同硫氮物质的量比(0.8、1.7、2.6)对亚硝酸盐积累特性的影响.结果表明,系统亚硝酸盐积累率(NAR)随进水硝酸盐浓度提高而增加.硫氮比能够显著影响NAR.S/N为1.7时,NAR最高达(64.7±3.0)%.周期实验表明:硝酸盐还原、亚硝酸盐积累同时伴随着亚硫酸盐去除及硫酸盐的生成.高S/N会促进胞外聚合物(EPS)蛋白质和多糖产生及PN/PS升高;三维荧光光谱显示色氨酸类物质是SDAPD系统中EPS的主要成分,其荧光峰、荧光强度与S/N密切相关.高通量测序发现Thiobacillus和Thermomonas是硫自养反硝化关键功能菌属.

基于短程硝化反硝化的SHARON工艺原理及技术要点

SHARON工艺是一种用于处理高浓度、低碳氮质量比的含氨废水的新工艺,它利用亚硝酸细菌和硝酸细菌在不同条件下的生长速率的差异,通过调控温度、pH、溶解氧、水力停留时间等参数,实现短程硝化反硝化。与传统生物脱氮过程相比具有流程简单、脱氮速率快、投资和运行费用低等优点,同时给短程硝化反硝化的研究提供了一定的参考。