CRI系统亚硝化-厌氧氨氧化的启动调控及性能

为增强人工快速渗滤(CRI)系统对污水中氮素污染物的去除效果,作者分别构建了单级亚硝化CRI反应器(N-CRI)和厌氧氨氧化CRI反应器(A-CRI),探讨了其有效启动调控策略及耦合脱氮性能。结果表明,饥饿14 d后提高进水中NaCl质量浓度至4 g/L,可实现N-CRI反应器亚硝化的高效启动,NO_(2)^(-)-N积累率均值达到98.1%。通过逐步提高水力负荷至1.0 m/d的方式运行45 d后,A-CRI反应器可成功启动厌氧氨氧化,耦合后的N/A-CRI系统对污水中NH_(4)^(+)-N、TN的去除率均值分别达到98.5%、93.1%。菌群结构分析发现,N-CRI反应器内的主要氨氧化菌(AOB)类型为Nitrosomonas和Nitrosospira,主要亚硝酸盐氧化菌(NOB)类型为Nitrospira,饥饿协同NaCl调控可使NOB活性受抑而阻碍其进一步氧化NO_(2)^(-)-N;A-CRI反应器内的主要厌氧氨氧化菌(AAOB)类型为Candidatus Brocadia和Candidatus Kuenenia,其相对丰度的大幅增长为NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N的同步高效去除创造了条件,为CRI系统脱氮性能的增强提供了一条新途径。

共包埋亚硝化-厌氧氨氧化-反硝化菌固定化处理氨氮废水的研究

提供了一种通过亚硝化菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌的共固定化来获得同时短程硝化、厌氧氨氧化(anammox)和反硝化生物脱除氨氮的有效方法。通过批式实验确定了最佳溶解氧质量浓度(DO)为1.2 mg/L,短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化生物量比例为1∶2∶1。在连续运行实验中,总氮(TN)负荷为1.5 g N/(L·d),TN最大去除负荷分别为1.44 g N/(L·d),COD去除率升高。扫描电子显微镜(SEM)显示,培养100 d后,微生物数量大幅增加。结果表明:共固定亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化微生物处理氨氮废水是一条有效的方法,可以大大截留脱氮微生物,载菌凝胶体形成外部好氧和内部厌氧微环境,为短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化过程提供反应空间。

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%).

羟氨强化硫自养反硝化与厌氧氨氧化协同脱氮效果

针对硫化物基质对硫自养反硝化与厌氧氨氧化协同脱氮体系的抑制问题,采用UASB反应器,通过逐渐增加进水羟胺质量浓度实现耦合体系高效脱氮。结果表明:在水力停留时间(t HRT)为4 h,进水NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(3)-N质量浓度分别为60和125 mg/L条件下,实现总氮去除负荷达1.05 kg/(m^(3)·d),其中厌氧氨氧化贡献率达76%~95%,是未投加羟胺时的1.55倍;羟胺的投加能够促进耦合系统污泥heme c合成和EPS(胞外聚合物)的分泌,NH_(2)OH与S^(2-)质量比超过0.024时有助于提高SAA(最大比厌氧氨氧化活性)值;厌氧氨氧化菌Candidatus_Kuenenia丰度和活性在羟胺存在时明显提高,从而与硫自养反硝化菌Thiobacillus、Thiothrix、Sulfurimonas、Sulfurovum和Sulfuritalea协同作用实现高效脱氮。

海河干流沉积物反硝化与厌氧氨氧化对自然和人为因素的响应

为了揭示自然环境和人为活动对城市河流沉积物氮去除过程的影响,采用泥浆实验结合15N同位素示踪技术,分别测定4℃和25℃温度下海河干流沉积物反硝化和厌氧氨氧化的反应速率.结果表明:①在4℃和25℃下,沉积物反硝化速率变化范围分别为0.11~1.94 mmol N·L^(-1)·h^(-1)和0.47~2.73 mmol N·L^(-1)·h^(-1);厌氧氨氧化速率波动相对较大,变化范围分别为0.06~1.80 mmol N·L^(-1)·h^(-1)和0.28~4.14 mmol N·L^(-1)·h^(-1).25℃时2种反应的速率均明显高于低温(4℃)时的速率,表明高温(25℃)更有利于刺激反硝化和厌氧氨氧化细菌的酶活性.②沉积物中TOC、TN、NH_(4)^(+)、NO_(3)^(-)含量是影响反硝化和厌氧氨氧化反应速率的重要理化性质,海河干流下游上述参数的值高于上游的值,且都保留在河流型水库中,因此下游反硝化和厌氧氨氧化速率明显高于上游.③在4℃和25℃下,反硝化过程脱氮贡献率分别为32%和52%,厌氧氨氧化过程的脱氮贡献率分别为68%和48%.反硝化和厌氧氨氧化反应去除的氮总量分别约占输入河流总氮的21.02%和20.50%,减少了陆源氮素向河口和近岸海域的输出风险.

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。

废水处理硝酸盐异化还原与厌氧氨氧化/反硝化耦合工艺构建

采用厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)处理含COD、氨氮和硝氮的模拟废水,旨在高浓度有机废水处理系统中快速构建厌氧氨氧化(Anammox)运行工艺。通过接种少量Anammox污泥和逐步提高氨氮浓度的操作方式,在连续运行58d后,系统成功启动Anammox反应,此时的总氮和COD去除率稳定在97%和98%以上。物料衡算显示,Anammox反应途径对氮的去除贡献逐渐增加,硝酸盐异化还原(DNRA)耦合Anammox和反硝化共同促进了系统的同步脱氮除碳。对微生物群落分析发现,Candidatus Kuenenia相对丰度由0.27%快速升高至35.87%,DNRA菌(Ignavibacterium、Thermogutta)及反硝化菌(Azospira、Gp3)在体系内共存。通过基因注释法,检测出了Anammox、DNRA、硝酸盐还原及亚硝酸盐还原关键基因。运行过程中,颗粒污泥颜色变红且粒径增大;胞外聚合物(EPS)分析表明多糖(PS)和蛋白质(PN)含量增加而PN/PS下降;三维荧光光谱发现腐殖酸类物质增多。研究结果为高浓度有机含氮废水高效处理提供了一种新的工艺途径。

CRI系统短程硝化-厌氧氨氧化高效脱氮工艺研究

为解决传统人工快渗(CRI)系统脱氮效果差的问题,构建了由好氧反应柱(O-CRI)和缺氧反应柱(A-CRI)串联而成的两级CRI系统,探讨了在O/A-CRI系统内实现短程硝化-厌氧氨氧化的调控方法及其脱氮效果。结果表明,调节干湿比为4:1并在进水中投加质量浓度为5 g/L的NaCl运行20 d后,NH_(4)^(+)-N去除率、NO_(2)^(-)-N积累率分别为60.7%、97.9%,O-CRI反应柱成功启动短程硝化。逐级提高进水NO_(2)^(-)-N质量浓度至25 mg/L左右,A-CRI反应柱可成功启动厌氧氨氧化,短程硝化-厌氧氨氧化工艺耦合运行后NH+4-N、TN去除率均值分别达到97.5%、90.8%,为CRI系统提供了一种高效脱氮的新方法。

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。

部分亚硝化/厌氧氨氧化耦合系统处理稀土氨氮废水脱氮性能

构建了两级部分亚硝化(PN)厌氧氨氧化(ANAMMOX)耦合脱氮系统,研究了耦合系统处理稀土氨氮废水脱氮性能和微生物群落结构的变化,探讨了稀土元素对系统脱氮功能微生物活性的影响。结果表明,通过控制溶解氧能成功启动两级PN ANAMMOX反应器,当进水中稀土元素Y(Ⅲ)浓度大于10 mg L时,两级PN ANAMMOX耦合系统脱氮性能将逐步降低,停止添加Y(Ⅲ)后,其性能也不能恢复。同时短期试验表明,当Y(Ⅲ)浓度大于40 mg L时对AOB菌活性有抑制作用,当Y(Ⅲ)浓度大于20 mg L时对ANAMMOX菌活性有抑制作用,且抑制效果随着浓度的升高而增强。高通量测序技术表明,稀土元素Y(Ⅲ)冲击会降低系统中AOB菌(Nitrosomonas)及ANAMMOX菌(Candidatus_Kuenenia)丰度,且对Candidatus_Kuenenia的影响强于Nitrosomonas。

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。

亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理煤气化废水的研究

为了实现煤气化废水的经济有效脱氮,分别研究了单独亚硝化及其与厌氧氨氧化组合工艺对实验室模拟废水和实际煤气化废水的脱氮性能,分析了废水中苯酚对亚硝化反应器运行的影响及其自身转化。结果表明:质量浓度为7~50 mg/L的苯酚对亚硝化系统首先产生抑制,但随着运行时间延长,系统性能逐渐恢复。在处理实际煤气化废水时,逐渐增加进水中煤气化废水的比例,废水中毒性物质对亚硝化过程的影响能够被克服,亚硝化反应器可以实现稳定运行。在亚硝化反应器中,亚硝态氮积累率达90%左右,COD去除率达98%,反硝化脱氮对总氮的去除率达到60%左右;组合工艺中亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器均能够稳定运行,厌氧氨氧化脱氮率维持在70%左右;实际煤气化废水亚硝化-厌氧氨氧化全程氮去除率平均达到86%。

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。

部分亚硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理污泥脱水液

在缺氧滤床+好氧悬浮填料生物膜工艺中实现部分亚硝化,然后进行厌氧氨氧化(ANAMMOX),考察其对高含氮、低C/N污泥脱水液的处理能力.结果表明,亚硝化反应器在15～29℃、DO6～9mg/L条件下,通过综合调控进水氨氮负荷(ALR)、进水碱度/氨氮、水力停留时间(HRT)等运行参数,可以调节出水(NO2--N)/(NH4+-N)的比率,能够较好地实现部分亚硝化反应以完成厌氧氨氧化.当进水ALR为1.16kg/(m3·d),进水碱度/氨氮为5.1时,出水(NO2--N)/(NH4+-N)在1.2左右,(NO2--N)/(NOx--N)大于90%,进入ANAMMOX反应器的氮物质去除率达到83.8%.

部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺联合形式、应用及脱氮效能评析

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺与传统生物脱氮工艺相比具有一定优势,但该联合工艺是否一定优于传统生物脱氮工艺尚需论证。本文介绍了部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺的组合形式、特点和处理实际废水的研究进展,从脱氮速率、能耗及碳源的角度将部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺与传统生物脱氮工艺进行对比分析。指出部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺具有不需要额外投加有机碳源的优点;部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺虽然在曝气方面可以节省能耗,但是其中温反应需要一定的热能消耗,综合分析其处理能耗高于传统生物脱氮工艺;同时该联合工艺的整体脱氮速率与传统生物脱氮工艺相比差别不大。据此提出在选择生物脱氮工艺时需要考虑废水的碳氮比,碳氮比高时可以采用传统生物脱氮工艺,碳氮比低时可以考虑使用部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺。

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺处理高氨氮废水研究进展

介绍了部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺相比传统方法的优点,如低能耗、无需外加有机碳源、污泥产量低等,是近年来开发出的经济、节能的生物脱氮工艺,适用于低碳氮比废水的处理。归纳了各国学者对该工艺的反应机理的大量的研究,指出目前研究重点已经转向该工艺的实际应用。叙述了联合工艺的影响因素,总结了联合工艺处理实际废水时所采用的共性措施,并指出了目前存在的问题,认为今后应加强对实际废水中有机物、盐度、有害物质(如重金属离子等)影响厌氧氨氧化工艺体系的研究,针对具体水质加强与细化相互关联、相互作用参数的研究,加强不同类型反应器的结构、参数对厌氧氨氧化效率的研究,优化现有反应器。

SBR亚硝化-厌氧氨氧化处理垃圾渗滤液工程实例

本文介绍了一套垃圾渗滤液SBR亚硝化-厌氧氨氧化系统稳定运行2个月的效果,并对SBR亚硝化反应器与厌氧氨氧化反应器的运行状态进行了分析。通过投加高效亚硝化悬浮填料,SBR亚硝化反应器能维持稳定的亚硝化,平均NAR为89.4%。厌氧氨氧化反应器能够高效地去除垃圾渗滤液的氨氮与总氮污染物,平均总氮去除负荷可达0.6kg/(m^(3)·d),平均总氮去除率为78%。本套厌氧氨氧化系统吨水处理成本仅为21.8元,对比原有生化处理系统降低了56.3%的能耗、节约了72.2%的处理费用。本技术的工程化应用可有效解决国内老龄垃圾填埋场渗滤液脱氮难脱氮费用高的难题,加速填埋场渗滤液从膜法处理转变为非膜法新型生物技术处理。

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。

微藻曝气强化短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺性能

采用序批式生物膜反应器(SBR),在温度为30℃条件下,在短程硝化/厌氧氨氧化生物膜的基础上耦合小球藻构建藻菌耦合生物膜体系,通过改变光照时长和曝气量组合条件的运行方式共运行85 d,分析组合条件下体系的脱氮性能、藻菌耦合体系特性和氮转化路径,以得到最佳脱氮条件及藻菌耦合脱氮机制。结果表明:当进水氨氮质量浓度为(400±50) mg/L时,光暗比(单位为h/h)设置为6/4,曝气强度为200 mL/min时,脱氮效果最好,NH4+-N及总氮平均去除率最高可达92.31%和87.56%;藻菌耦合体系运行过程中污泥质量浓度与小球藻干重calgae比始终约为5.5,表明生物膜中藻类和细菌的比例达到相对稳定状态,并形成良好的互利共生关系,集中在生物膜外部的小球藻通过光合作用产生的氧气被硝化细菌消耗,因此产生的厌氧环境和亚硝酸盐底物来维持厌氧氨氧化菌的活性;在氮的去除机制中,生物吸收量约占45.71%,PN/A(短程硝化-厌氧氨氧化)过程N2的生成量及氮损失约占54.29%。

部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果研究

以低C/N比高氨氮废水作为SBR反应器进水,出水再进入UASB反应器,进行部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果研究。结果表明:UASB反应器进水脱氧时,在稳定运行阶段,NH_4^+-N、TN和CODCr平均去除率分别为87. 04%、80. 70%和86. 97%,最高去除率分别达到91. 32%、82. 88%和88. 89%; UASB反应器进水不脱氧时,在稳定运行阶段,NH_4^+-N、TN和CODCr平均去除率分别为91%、84%和86%,最高去除率分别达到了95. 78%、87. 67%和92. 22%。部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺经过调试后可以稳定运行,对处理低C/N比高氨氮废水具有较好效果;厌氧氨氧化反应器进水不脱氧,仍可以达到较好的处理效果,反应器内是一个好氧氨氧化、异养反硝化、ANAMMOX协同脱氮过程,具体的耦合脱氮机理还有待进一步探讨。