有机物存在时全程自养脱氮工艺启动及微生物群落结构演变

为了实现全程自养脱氮工艺在处理含有机物废水中的应用,考察有机物存在时全程自养脱氮工艺的启动、运行工况与微生物群落结构演变,通过低溶解氧和生物膜菌种富集的控制策略,缓解有机物对厌氧氨氧化菌的抑制,实现全程自养脱氮工艺启动和功能微生物的富集。结果表明,当进水化学需氧量质量浓度为600 mg/L时,全程自养脱氮工艺启动,在反应器稳定运行期间总无机氮去除率最高达到79.46%;三维荧光光谱显示腐殖酸类和富里酸类物质是主要的微生物代谢产物;微生物高通量测序显示厌氧氨氧化菌的优势属Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia的相对丰度分别从0.02%和0.01%增加到10.47%和4.45%,成功实现厌氧氨氧化菌的富集。

全程自养脱氮工艺的研究

以悬浮填料床作为全程自养脱氮反应器,用不含有机碳的合成氨氮废水进行反应器的启动。系统的氨氮和总氮去除率分别达80%和60%左右。通过批式实验对全程自养脱氮做进一步的研究,结果表明,通过控制反应器中DO的浓度,可以控制氨氧化和反硝化的比率;当DO为0.8mg/L时,氨氮几乎完全转化为氮气,氨氧化和反硝化在此时达到了动态平衡;在低DO情况下,氨氮和亚硝氮同时存在,氨氮和总氮的转化率都大幅度的提高,说明氨氮可以亚硝氮为电子受体,在无外加有机碳源的情况下进行反硝化。

基于厌氧氨氧化的单级自养脱氮工艺研究进展

单级自养脱氮作为一种新兴的脱氮技术因具有诸多传统脱氮工艺无法比拟的优点而备受研究者们的青睐。在全面、系统地介绍了单级自养脱氮工艺生化反应机理、主要影响因素及其工艺特点的基础上,从微生物学特性、启动及稳定运行和强化脱氮机理三方面重点综述了国内外关于该工艺的最新研究成果,并指出单级自养脱氮工艺存在的问题及未来的研究方向,旨在促进相关研究的发展。

全程自养脱氮工艺的研究与工程应用展望

全程自养脱氮工艺(CANON)因其具有无需碳源、脱氮效率高和节省基建及运行成本等优点受到研究者的青睐,被视为极具工程应用前景的新型废水生物脱氮技术。对CANON工艺的反应原理应用现状进行了阐述,对应用障碍进行了分析,并总结了基于CANON工艺的典型耦合技术的研究及应用进展。在此基础上,指出了CANON工艺工程应用的瓶颈并提出了其未来的发展方向。

有机物对自养脱氮工艺影响的研究进展

自养脱氮工艺中同时存在亚硝酸化、硝酸化、厌氧氨氧化和反硝化4个过程,而有机物增加了自养脱氮工艺4个过程的脱氮复杂性,但也增加了更多的可能性。综述了有机物对亚硝酸化、硝酸化、厌氧氨氧化和反硝化的影响,整理了同步亚硝化/厌氧氨氧化/反硝化(SNAD)工艺和反硝化氨氧化(DEAMOX)工艺的最新研究进展。

全程自养生物脱氮工艺机理及影响因素分析

全程自养生物脱氮工艺(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)具备有机碳源投加少、能耗低、占地面积小、操作简单等优点,成为污水处理领域的重要研究对象。因此综述了全程自养生物脱氮工艺的机理、影响因素,分析了温度、pH、溶解氧(dissolved oxygen,DO)、基质浓度等因素对脱氮效果的影响,为全程自养生物脱氮工艺优化提供参考。

新型单级自养脱氮与反硝化除磷耦合工艺

反硝化除磷菌（Denitrifying Polyphosphate Accumulating Organisms,DPAOs）在缺氧段需要硝氮（NO-3-N）作为电子受体进行吸磷,而氨氧化细菌（Ammonia-Oxidizing Bacteria,AOB）和厌氧氨氧化细菌（Anaerobic ammonium oxidation,Anammox）恰好能够产生NO-3-N,基于此原理,将反硝化除磷菌与氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌进行联合培养,建立单级自养脱氮与反硝化除磷耦合工艺。该耦合工艺通过3个阶段的培养,在低碳氮磷比的条件下实现COD（Chemical Oxygen Demand）、氨氮及磷酸盐的同步高效去除（〉90%）。同时探讨了反硝化除磷细菌在不同碳源的条件下,各个化学指标（如挥发性脂肪酸、聚羟基脂肪酸等）的变化趋势及微生物群落多样性的变化情况。

完全自养生物脱氮工艺研究进展

完全自养脱氮工艺作为高效、低能耗的脱氮工艺成为脱氮领域研究的重点与热点。本文着重阐述了完全自养脱氮工艺的生化机理、影响因素及其工艺特点,同时介绍了CANON工艺的国内外研究现状并提出完全自养脱氮工艺的研究方向。

废水自养生物脱氮技术研究进展

基于短程硝化和厌氧氨氧化的自养脱氮工艺是生物脱氮领域研究的热点,它的发现为低碳氮比废水的处理提供了新的思路。近些年来,人们陆续开发了SHARON、ANAMMOX、CANON、OLAND等自养生物脱氮工艺,进一步推动了高效、低耗脱氮技术的开发和研究。从工艺原理、特点等方面,对自养生物脱氮工艺的国内外研究状况进行了总结和对比,并提出了存在的问题及发展方向。

响应面法优化CANON工艺处理猪场沼液脱氮性能研究

为了得到全程自养脱氮(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)工艺处理猪场沼液脱氮性能的最佳工艺条件,以处理实际猪场沼液的连续流CANON工艺为研究对象,采用BBD响应面法优化其关键运行参数,探究了HRT(水力停留时间)、温度和进水ρ(NH4^+-N)各因素的交互作用.结果表明:①HRT、温度和进水ρ(NH4^+-N)对反应器脱氮效率均有显著影响,且数学模型拟合度良好,各因素对TN、NH4^+-N去除率的影响程度由强到弱依次为进水ρ(NH4^+-N)>HRT>温度.②通过BBD响应面法获得最佳脱氮条件为HRT 1.35 d、温度34.4℃、进水ρ(NH4^+-N)415 mg/L.在接近响应面优化后的条件下进行验证试验,得到出水ρ(NH4^+-N)平均值为74.68 mg/L,NH4^+-N去除率为83.05%;出水ρ(TN)平均值为108.28 mg/L,TN去除率为73.91%,与模型预测值较接近.研究显示,BBD响应面法能在较少的试验次数下检验影响因素之间的交互作用,可科学地优化CANON工艺处理猪场沼液的脱氮性能.

基于厌氧氨氧化技术的生物脱氮新工艺的研究与应用进展

我国水体氮素污染日益严重,传统的硝化-反硝化脱氮工艺均不同程度的存在动力消耗大、工艺流程复杂、需要额外投加有机碳源和碱度、产泥量大、容易造成二次污染、处理成本高昂等一系列的缺陷。并且对于大量的垃圾渗滤液、污泥脱水液等低碳高氨氮废水则达不到理想的处理效果。部分亚硝化-厌氧氨氧化技术为此类废水提供了一条简洁经济的生物脱氮途径,因此受到人们的极大关注,具有非常高的研究价值和广阔的应用前景。

污泥厌氧消化上清液自养生物脱氮技术及应用进展

厌氧氨氧化技术与短程硝化相结合,形成的全程自养脱氮技术,与传统生物脱氮工艺相比,节省了大量碳源和曝气量,是一种可持续发展的生物脱氮技术。该工艺的核心微生物是ANAMMOX菌群,其对DO、温度、pH、FA以及FNA的浓度等环境因子敏感,进水的有机物和无机碳源等也是重要的影响因子。作为自养微生物,ANAMMOX细菌的世代时间较长,生长速率慢,很容易在水处理系统被洗脱,如何保持适合其生长的稳定环境和生物量,是厌氧氨氧化生物脱氮的关键。结合厌氧氨氧化技术的工业化应用,文章对生物短程脱氮技术未来的发展提出展望。

一体化生物脱氮技术研究进展

废水氨氮污染已成为环境领域的热点问题。针对废水氨氮污染,国际上研发了一批高效废水生物脱氮技术。本文将3种典型工艺——同步硝化-反硝化(SND)工艺、短程硝化-反硝化(SHARON)工艺、基于亚硝氮的全自养脱氮(CANON)工艺归类并命名为一体化生物脱氮技术,分别对其原理、特征、效能和应用进行了分析评述,以期为该技术的深度研发提供参考。总结了与传统脱氮技术相比,一体化生物脱氮技术具有工艺流程短、系统操作易、占地面积小、运行费用低等优势。其中以氨氧化菌和厌氧氨氧化菌等自养型微生物作为脱氮功能菌的一体化自养型生物脱氮工艺的研发将成为一体化生物脱氮技术的研究前沿,一体化自养型生物脱氮工艺的研发将集中于优质菌种的培育和反应器的优化。

基于CANON工艺处理低氨氮废水

采用上流型污泥床转化器,依托出水复氧返流的程序迅即开启CANON废水处置工艺,探讨了启动和操作特点。实践证明,采取出水复氧返流的操作模式能够实现迅即启动及平稳运转;该复氧返流的工艺模式可有效调控反应罐内融入氧的数量,对反应介质中的NOB发挥出很强的抑制作用,而且还给An AOB创建了一个极佳的发育条件;精准调控返流的数量能够有效管控NO_2^-的生成速度,让其和NO_2^-减少速度构成相等的水平,消除了NO_2^-的积存和硝化反应的进行。故此,复氧返流CANON低氨氮废水处理工艺在运行品质上展现出了极高的水平。

MBR-CANON工艺处理生活污水的快速启动及群落变化

为研究全程自养脱氮工艺(CANON)处理生活污水的可行性,在常温膜生物反应器(MBR)中,保持进水氨氮不变,采用逐渐缩短水力停留时间(HRT)的策略在限氧条件下快速富集氨氧化菌(AOB),之后减小曝气量并进一步缩短HRT富集厌氧氨氧化菌(anammox),并通过DGGE技术分析不同阶段的种群变化.结果表明:CANON工艺在78 d内成功启动,总氮去除率达80%,总氮去除负荷RNR达0.95 kg·m-3·d-1;将该工艺应用于生活污水的处理,实现了COD和氨氮的同时高效去除;微生物群落发生了较大变化,稳定运行的反应器中氨氧化细菌为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),厌氧氨氧化菌为Candidatus Kuenenia stuttgariensis.MBR-CANON工艺可以有效应用于常温生活污水的脱氮.

厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展

厌氧氨氧化(Anammox)反应是指在厌氧或者缺氧条件下,厌氧氨氧化微生物以NO2--N为电子受体,氧化NH4+-N为氮气的生物过程。该过程是一种新型自养生物脱氮反应,反应无需外加有机碳源,且污泥产生量小,相对于传统硝化/反硝化脱氮工艺具有显著优势,对处理含高氨氮废水特别是低有机碳源废水具有重大的潜在实际应用价值。近年来,厌氧氨氧化为主体的污水处理工艺已经在各种类型废水处理中得到成功应用,取得了显著的经济和环境效益。综述了厌氧氨氧化反应中常用的亚硝化-厌氧氨氧化工艺(Sharon-Anammox工艺)和完全自养脱氮工艺(CANON工艺)的作用原理、环境调控因子与功能性微生物种群动态分布等最新研究进展,且阐述了两工艺在垃圾渗滤液、厌氧消化液和猪场养殖废水等低碳氮比废水的处理应用效能和最优化控制参数等,为厌氧氨氧化为主体的污水处理工艺的工程化应用提供了技术支撑。最后,总结并介绍了国内外厌氧氨氧化工艺现场规模化应用实例和控制参数,同时,对厌氧氨氧化污水处理工艺实际应用的研究前景及亟待解决的问题进行了展望,认为现场应用中Anammox菌的快速富集培养、有机碳源对Anammox菌的抑制效应以及厌氧氨氧化工艺的广谱适用性等将是厌氧氨氧化工艺大规模应用的难点和热点问题。为厌氧氨氧化工艺实际应用控制和推广提供了理论基础,具有重要的理论和现实意义。

MBR-SNAD工艺处理生活污水效能及微生物特征

为考察基于膜生物反应器(MBR)的同步亚硝化厌氧氨氧化反硝化(SNAD)工艺处理生活污水的可行性,在SNAD工艺稳定运行的MBR中逐步加入生活污水,同时微调曝气量及HRT等参数,考察生活污水中污染物的去除效果,通过物料衡算计算不同阶段反应器内的脱氮路径,同时通过克隆-测序技术分析了微生物种群特征.结果表明,MBR-SNAD工艺可以实现生活污水中C、N及SS的同时高效去除,总氮去除负荷达0.65 kg/(m3·d),出水氨氮小于5 mg/L;COD去除率达87%,出水COD小于50 mg/L;浊度去除率达99%,出水浊度在1 NTU以下,SS在10 mg/L以下,达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)的一级A排放标准.反应器中存在约12%的反硝化脱氮和88%的全程自养脱氮(CANON),实现了异养脱氮和自养脱氮的协同合作.好氧氨氧化菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌共存于系统内.MBR-SNAD是处理生活污水的适宜工艺.

SBR中不同曝气方式下CANON工艺的启动与运行

全程自养脱氮工艺(CANON)是近年来发展起来的一种新型脱氮工艺,在CANON的运行过程中,DO的控制不当很容易引起系统脱氮率下降,甚至崩溃.合理控制反应器内部溶解氧是CANON工艺稳定运行的关键.目前,关于不同曝气方式下CANON启动与运行的研究结果还存在争议,为此,本实验在序批式反应器SBR中分别采用间歇曝气SBR(R1)和连续曝气SBR(R2),研究不同曝气方式下启动CANON及其遭到延时曝气破坏后的恢复.结果表明:R1和R2分别在第21天、27天成功启动CANON.进行延时曝气破坏后,在只改变HRT与增加运行周期的条件下,R1和R2分别经过25 d、33 d成功恢复CANON.最终R1和R2的总氮去除率分别为84.32%、73.62%.在SBR中可以通过同时亚硝化/厌氧氨氧化和交替亚硝化/厌氧氨氧化两种途径提高总氮去除率,R1中两者所占比例分别为24.7%、58.54%(第86天).R1内亚硝化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(An AOB)具有较高的活性,硝化细菌(NOB)被抑制或淘洗得较为彻底.间歇曝气在节省运行时间的同时可以稳定实现较高的总氮去除率.

低浓度氨氮废水单级自养脱氮EGSB反应器的快速启动

将单级自养脱氮生物膜污泥作为种泥接种于膨胀颗粒污泥床反应器中,并对该反应器进行启动.在温度为(30±2)℃,p H值为7.8~8.2,DO为0.2~1.1 mg·L^(-1),上升流速为2.0~4.0 m·h^(-1)的条件下,进行了低浓度氨氮(60~100 mg·L^(-1))废水的单级自养脱氮工艺快速启动研究.结果表明,经过83 d的运行,反应器历经适应期、提高期和稳定期后,稳定运行阶段NH_4^+-N、TN去除率分别达到99.4%和80.7%.通过控制回流比和提高进水氨氮负荷维持了稳定的低DO状态,有效抑制了硝化细菌的生长,而部分亚硝化反应和厌氧氨氧化反应为主导反应并能保持高效、稳定的脱氮效果,成功实现了在膨胀颗粒污泥床反应器中单级自养脱氮过程的启动.颗粒污泥平均粒径从174μm增大到296μm.扫描电镜显示颗粒污泥表面光滑,微生物以球菌、短杆菌为主.FISH结果显示亚硝化细菌分布在颗粒污泥表面,厌氧氨氧化菌分布在颗粒污泥内部.反应器中构建了稳定的自养脱氮颗粒污泥系统.

ABR除碳-CANON耦合工艺除碳脱氮特性

CANON工艺如能处理低氨氮城市生活污水,将大幅度降低市政污水处理能耗.故以纤维载体为填料,在CSTR反应器中同时接种亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥启动CANON反应器,且在CANON系统前端添加ABR除碳系统,构建ABR除碳-CANON耦合工艺,研究ABR除碳-CANON耦合工艺除碳脱氮性能,并采用MiSeq高通量测序技术分析污泥中微生物菌群结构的变化情况.结果表明,通过同时接种亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥,控制DO为0. 5～2 mg·L-1、HRT为6h、p H值为8左右等措施,在55 d内成功启动CANON系统,TN去除率为81%～87%,氨氮负荷为0. 195 kg·(m3·d)-1. ABR除碳系统出水有机物浓度(120 mg·L-1)不会对后续CANON系统产生不利影响,一体式ABR除碳-CANON工艺TN去除率在74%～87%,出水COD平均浓度为40 mg·L-1.同时,CANON系统启动后变形菌门(Proteobacteria)得到了显著提升,鞘脂杆菌纲(Sphingobacteria)所占比例下降为6. 8%,CANON系统中亚硝化菌和厌氧氨氧化菌不断淘汰劣势菌群成为反应器内优势菌群,一体化ABR除碳-CANON工艺对城市污水具有良好的脱氮除碳效果.