部分硝化-短程反硝化-厌氧氨氧化系统脱氮效能及N2O排放特性的研究

为建立城市污水主流厌氧氨氧化脱氮系统并研究其温室气体N2O排放特征,采用低氧SBBR处理模拟生活污水并获得了94.1%的TN去除率。连续试验及批量试验结果表明,高效脱氮是部分硝化-短程反硝化耦合厌氧氨氧化共同耦合作用结果。典型周期内N2O排放呈快速上升、波动式快速下降、缓慢消失的规律,其中第75 min N2O排放速率最高,达6.7μg/(L·min),推测是由于低氧硝化过程中羟胺氧化作用所致。高通量测序揭示了体系内同时存在着厌氧氨氧化、好氧异养、反硝化、硝化等功能菌属,与系统脱氮和N2O产生密切相关。

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。

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。

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。

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。

环丙沙星对短程硝化-厌氧氨氧化工艺脱氮效能的影响

为了研究不同浓度的氟喹诺酮类抗生素环丙沙星对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的脱氮效能的影响,采用连续流式反应器进行分阶段长期实验;采用紫外分光光度法、高效液相色谱法及三维荧光光谱法,对不同阶段反应器的脱氮效能、环丙沙星去除率及可溶性微生物产物荧光特性进行表征。结果表明:当环丙沙星的质量浓度为0.1 mg/L时,反应器出水硝态氮的质量浓度由28.71 mg/L增至44.28 mg/L,一段时间后恢复稳定;反应器对环丙沙星的耐药性逐渐增强,恢复稳定期不断缩短;环丙沙星能够改变微生物物种丰富度和多样性以及各属的相对丰度。

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。

EGSB-BAF集成系统实现厌氧氨氧化、甲烷化和短程硝化反硝化

将膨胀颗粒污泥床(EGSB)和曝气生物滤池(BAF)集成,EGSB出水进入BAF进行短程硝化,BAF出水外回流至EGSB反应器为后者提供亚硝态氮,在不需外部投加亚硝态氮的条件下,实现厌氧氨氧化、甲烷化和短程硝化反硝化的耦合,系统地处理ρ(氨氮)为50 mg/L和ρ(CODCr)为500 mg/L的合成废水.结果表明:当外回流比为200%时,系统CODCr,氨氮和总氮的去除率分别为92.4%,97.4%和80.6%;出水ρ(氨氮),ρ(亚硝态氮),ρ(硝态氮)和ρ(CODCr)分别为1.05,4.30,2.56和35.3 mg/L;CODCr,总氮和氨氮的去除负荷速率分别为1.770,0.137和0.164 kg/(m3.d).与传统的活性污泥过程相比,EGSB-BAF集成系统回收甲烷1.03 L/d,占系统CODCr去除量的37.0%;在系统总氮的去除过程中,厌氧氨氧化途径占35.9%,短程反硝化途径占47.4%,全程反硝化途径占16.7%.

短程反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮性能研究

为探讨短程反硝化耦合厌氧氨氧化快速启动过程及不同进水ρ(COD)/ρ(NO_(3)^(-)-N)对耦合系统脱氮性能的影响,采用UASB反应器接种缺氧池污泥成功启动短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应。第一阶段在ρ(COD)/ρ(NO_(3)^(-)-N)值为2的条件下启动耦合工艺,92d后NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N去除率分别达到98.54%、54.27%,反应器启动成功;第二阶段在进水中加入不同浓度的有机碳源,研究ρ(COD)/ρ(NO_(3)^(-)-N)对氮素转化效果的影响,当进水ρ(COD)/ρ(NO_(3)^(-)-N)值为3.5时NH_(4)^(+)-N去除率最高,达到了99.22%;当进水ρ(COD)/ρ(NO_(3)^(-)-N)值为4.0时NO_(3)^(-)-N去除率最高,达到了79.55%。三维荧光光谱技术结合平行因子法分析结果表明,出水中溶解性有机物(DOM)主要成分为类蛋白质、类富里酸和类胡敏酸。随着反应器启动时间的延长(1~92d),3种组分的荧光强度得分逐渐降低后趋于稳定;当进水中有机碳源的浓度发生改变时(93~164d),荧光强度得分均呈波动式变化,且类蛋白质在进水ρ(COD)/ρ(NO_(3)^(-)-N)值为4.0时达到最大值。

基于短程反硝化的城市污水厌氧氨氧化脱氮技术分析

基于传统WWTPs升级改造中出现的PD/A现象,分析了PD/A脱氮的协同机制,从水质和关键工艺参数技术层面提出了实现PD/A运行的控制策略;结合工艺调控和协同机制提出了PD/A主流应用的工艺流程,进而从工程角度解析了PD/A应用的可行性。复合污染物条件下PD/A的响应机制、载体特性对AAOB原位富集及菌群结构的影响以及PD/A应用的长期稳定性分析等是主流PD/A研究的重点。

短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺深度处理垃圾渗滤液

为解决垃圾渗滤液中高浓度污染物对微生物的毒性抑制、生物处理出水有机物或氮不达标及投加碳源成本高的问题,采用UASB(上流式厌氧污泥床)-A/O(缺氧/好氧)反应器-ANAMMOXR(厌氧氨氧化反应器)工艺,通过短程硝化-ANAMMOX(厌氧氨氧化)深度处理实际垃圾渗滤液与生活污水混和液(体积比为1∶10),其ρ(CODCr)、ρ(NH4+-N)和ρ(TN)分别为(750±30)(290±10)和(300±10)mg/L,试验共进行90 d.结果表明:CODCr、NH4+-N和TN的去除率分别为88%±1%、95%±1%和91%±1%,最终出水质量浓度分别为(67±5)(15±2)和(35±5)mg/L,满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放要求.A/O反应器中的ρ(FA)(FA为游离氨)在0.21~1.38 mg/L之间,可抑制NOB(硝酸细菌),使AOB(氨氧化细菌)成为优势菌种,从而实现并维持NO_2^--N积累率(70%~96%)较高的短程硝化,继而在ANAMMOXR中通过ANAMMOX去除残余NH4+-N和NO_2^--N,实现系统对氮的深度去除.

新型厌氧水解酸化-短程反硝化厌氧氨氧化工艺同步处理生活污水和含硝酸盐模拟废水

构建新型厌氧水解酸化(AnHA)-短程反硝化厌氧氨氧化(PD/A)工艺,实现了低碳氮比模拟生活污水和低浓度硝酸盐模拟废水的同步和高效处理。通过控制进水NO_(3)^(-)-N/NH_(4)^(+)-N=1.2、COD/TN=2.36,调控生活污水分段进水比为3∶7,AnHA反应器HRT=3.2h,AnHA-PD/A系统实现了94.78%TN去除,相应出水TN浓度仅为5.47mg/L,远低于我国城镇污水处理厂一级A排放标准。稳定运行期间,PD-Anammox过程作为AnHA-PD/A系统内最为主要的氮素去除过程,其对系统TN去除贡献率高达95.87%。气相色谱结果表明,乙酸作为AnHA出水主要有机成分(43.65%),即优质碳源供给极大地促进了PD/A系统内NO2--N供给过程。微生物高通量测序表明,Commamonas和Omatilinea作为AnHA系统内相对丰度最高的水解和酸化菌属,在大分子有机物的降解产酸过程中发挥重要作用,相应丰度分别为2.97%和3.74%;PD/A系统内主要优势功能菌属为Candidatus Brocadia和Thauera,相应丰度分别为2.93%和7.37%。

氨氮负荷波动对城市污水短程硝化-厌氧氨氧化工艺硝态氮的影响

亚硝酸盐氧化菌(NOB)增长是导致城市污水短程硝化-厌氧氨氧化(partial nitrification/anammox,PN/A)工艺脱氮效率降低的主要原因之一.采用SBR反应器研究了周期性的进水氨氮负荷变化对城市污水PN/A工艺出水硝酸盐的影响.结果表明:恒定曝气量和曝气时间,进水氨氮负荷周期性降低时,PN/A工艺出水硝态氮逐渐增长,导致系统脱氮性能下降.在硝态氮增长之后,保持进水氨氮负荷稳定,系统的脱氮性能未恢复.进一步分析表明:低氨氮浓度下,NOB对于溶解氧的竞争是出水硝态氮增长的主要原因.因此,在城市污水PN/A工艺中,为了维持稳定的脱氮性能需要控制溶解氧和出水氨氮浓度.

S^(2-)/NO_3^--N对硫自养反硝化与厌氧氨氧化耦合脱氮除硫启动的影响

为寻求经济、有效的同步脱氮除硫工艺,采用HABR(复合式厌氧折流板反应器),接种厌氧氨氧化活性污泥,以人工模拟废水为研究对象,在进水p H为8.0、温度为(32±1)℃、HRT为6.5 h的条件下,调整进水S2-/NO3--N〔n(S2-)∶n(NO3--N)〕分别为2.0∶5、3.5∶5、5.0∶5、6.5∶5,研究其对硫自养反硝化和厌氧氨氧化耦合工艺启动的影响,试验连续进行了54 d.结果表明:当S2-/NO3--N<1时,S2-的供应量相对不足,导致硫自养反硝化生成的NO2--N量不足,进而影响后续厌氧氨氧化效果,NH4+-N去除率较低,平均值为53.5%,同时剩余NO3--N继续氧化硫自养反硝化生成的S0,致使出水中ρ(SO42-)增大;当S2-/NO3--N=1时,S2-供应量充足,硫自养反硝化生成NO2--N量最大,厌氧氨氧化效果最好,NH4+-N去除率最高,平均值为65.1%;当S2-/NO3--N>1时,S2-过量,S2-去除率下降.试验通过控制S2-/NO3--N,在HABR内成功实现了硫自养反硝化和厌氧氨氧化耦合工艺启动,NH4+-N、S2-、NO3--N最大去除率分别为74.3%、99.0%、99.5%,S2-/NO3--N=1为最佳比例.

投加羟胺原位恢复城市污水短程硝化-厌氧氨氧化工艺

有效抑制或淘洗亚硝酸盐氧化菌(NOB)是短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺应用于城市污水处理的关键.以因NOB大量增长受到破坏的城市污水PN/A系统为对象(硝酸盐(NO3^--N)生成比例为0.90),考察了羟胺(NH 2OH)投加浓度和投加方式对其恢复的效果.结果显示,当序批式反应器中初始NH2OH投加浓度为10mg/L时,每天投加1次,连续投加20d后,NO3^--N生成量占NH 4^+-N消耗量的比例由0.90逐步降低至0.11.表明NH 2OH(10mg/L)可原位恢复PN/A工艺.NH2OH停止投加59d后,出水NO3^--N生成比例再次小幅度上升至0.15,此时继续投加5d NH2OH(10mg/L),PN/A工艺运行良好,因此间歇投加NH 2OH可以维持PN/A工艺稳定运行.实时定量PCR结果表明,在投加NH 2OH(10mg/L)后,NOB的丰度不断下降,从(4.52±0.44)×10^10copies/g VSS(第6d)下降到(2.30±0.80)×10^9copies/g VSS(第157d),说明NH 2OH的投加有利于抑制和淘洗NOB.

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。

短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺的经济特性分析

重点从曝气量、外加碳源量、剩余污泥量、处理效果等方面对短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺的优点进行了分析讨论。结果证明短程硝化-厌氧氨氧化工艺是一种高效、节能的工艺,对现有的生物脱氮工艺的改造有重要的实用价值。

短程硝化-厌氧氨氧化处理焦化废水的研究

采用短程硝化-厌氧氨氧化生物脱氮新工艺进行焦化生产废水处理的研究，详细讨论了各个处理环节的运行情况和效果。通过新处理工艺的焦化废水各出水指标均达到国家排放标准一级，总氮去除率达到70％～80％，克服了传统硝化反硝化生物脱氮技术的缺陷，有效地避免了氮素对水体的污染。

梯度递减曝气实现一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化工艺(SPNAD)的稳定运行

为了解决一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化(single-stage partial nitritation,anammox and denitrification,SPNAD)系统中部分短程硝化由于过曝气难以稳定维持及短程硝化出水不稳定的问题,在以氨氮质量浓度为80 mg/L、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)质量浓度为150 mg/L的生活污水为进水的SPNAD系统中,通过曝气量控制进行了60 d的稳定进水负荷试验.在连续曝气控制0.3~0.5 mg/L的低溶解氧(dissolved oxygen,DO)过程中,会依次出现3次明显的DO跃变点Ta、Tb、Tc.结果表明:Tb可作为COD的降解完成指示点,Tc可作为部分短程硝化停曝气的指示点,Tc时刻NH4+-N、NO2--N平均质量浓度分别为20.11、22.83 mg/L,NO2--N和NH4+-N的质量浓度比值为0.93~1.37,适宜作为厌氧氨氧化进水;以DO变化率Δρ(DO)/Δt≥0.04 mg/(L·min)作为渐减曝气量和停止曝气量的设定值;将该梯度递减曝气控制策略应用于以实际生活污水(NH4+-N质量浓度为41.4~75.5 mg/L)为进水的SPNAD系统中,稳定实现了平均96.7%的总氮去除率(nitrogen removal ratio,NRR),平均出水总氮(total nitrogen,TN)质量浓度为2.11 mg/L.通过近150 d的试验为SPNAD系统的稳定短程硝化的稳定维持提出了一种梯度递减曝气控制策略,应用该控制策略可灵活调节本系统适应低氨氮、低ρ(COD)/ρ(TN)城市生活污水的水质变化且出水远优于国家一级A排放标准.

短程反硝化-厌氧氨氧化在废水中的应用进展

针对传统硝化-反硝化工艺处理富含硝酸盐(NO^(-)_(3)-N)等污水的能耗高和成本高等问题,短程反硝化-厌氧氨氧化(partial denitrification-anaerobic ammonia oxidation,PD/A)工艺以其能耗低、成本低等优点吸引了中外学者的关注。结合中外基于短程反硝化-厌氧氨氧化(PD/A)工艺在污水处理中的适用性和可行性研究,分别从PD/A工艺在污水中的作用机理、影响因素和研究应用等角度出发,综述了PD/A工艺在污水中的研究进展,以期为PD/A工艺在污水中的实际应用提供一定的理论支撑。