Fe(Ⅱ)对CANON工艺处理城镇污水脱氮性能的影响

全程自养脱氮(CANON)工艺,作为新型脱氮工艺应用于城镇污水深度脱氮过程中,有望降低污水处理的运行费用。考察了亚铁离子[Fe(Ⅱ)]对CANON工艺启动及稳定运行时脱氮性能的影响。结果表明:15~23℃条件下投加6.3 mg/L Fe(Ⅱ)时,可有效启动并稳定运行CANON工艺处理城镇污水,该工艺氮去除负荷(NRR)、总氮去除率(TNRE)和氨氮去除率(ARE)分别为(4.8±1.1)g-N/(L^(3)·d)、(97±1)%和(44.2±9.3)%;相关性分析表明,通过调控Fe(Ⅱ)投加量可有效抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性;本次优化的Fe(Ⅱ)投加量为6.3 mg/L,其对CANON工艺脱氮性能的影响机制与CANON工艺中功能微生物活性的提高、Fe(Ⅱ)与进水氨氮及其他氮化合物的循环反应、铁型反硝化过程以及铁型厌氧氨氧化过程的耦合有关。

水力条件对CANON工艺颗粒污泥特性的影响研究

为实现自养生物脱氮,采用膨胀颗粒污泥床小试反应器(R1~R3)培养全程自养脱氮工艺(Completely Autotrophic Nitrogen Removal Over Nitrite, CANON)颗粒污泥,考察了不同上升流速、水力剪切力和溶解氧浓度下CANON颗粒污泥浓度和粒径的变化规律。结果表明:系统稳定后,污泥浓度呈现出R2>R1>R3,R1、R2成功实现CANON颗粒污泥启动,并且实现了颗粒化,而R3中较高的上升流速、水力剪切力导致系统内污泥易碎裂从而洗出系统,导致R3未能启动成功。

低C/N比CANON工艺脱氮机制分析

该文在微氧升流反应器中构建颗粒-絮体污泥体系,以乙酸钠作为碳源,探究了C/N对CANON工艺脱氮效率的影响,并分析了低C/N下该工艺的脱氮机制。当C/N=0.75时,TN和NH_(4)^(+)-N去除率达到了最高值92%和95%。而当C/N从0.75增长至1时,TN和NH_(4)^(+)-N去除率分别下降至80%和85%;C/N回调至0.75后,10 d左右反应器性能恢复至91%TN去除率。C/N=0.75时脱氮贡献分析和粒度分布表明AnAOB对NO_(2)^(-)-N的摄取处于优势地位,反应器内主要发生Anammox反应和短程反硝化反应,合适的C/N并不会导致异养菌取代AnAOB的优势地位,且Anammox反应的脱氮贡献在56%~62%之间。

CANON工艺的研究现状及面临困难分析

CANON工艺是将Anammox菌与AOB结合到一个反应器中的一种新型节能的脱氮工艺,具有不消耗有机碳源、降低曝气量、降低污泥产量等优点,采用常规脱氮技术处理高氨氮、低C/N的废水,往往面临碳源不足和能源消耗等问题,然而如果能把CANON工艺应用到高氨氮、低C/N的废水领域,将使得高氨氮和低C/N的废水处理产生革命性的改革。本文主要从理论研究、工程应用和面临的问题等3方面分别探讨了CANON工艺。经过分析表明,CANON工艺主要有活性污泥和生物膜2种形式,而颗粒污泥作为活性污泥一种特殊形式,将是今后发展和应用CANON工艺的主要形式,然而CANON工艺主要的问题是亚硝酸盐的来源,而要实现亚硝酸盐的富集就必须综合考虑温度、溶解氧、游离氨的控制,同时也要考虑抑制物对CANON工艺的影响,NH4+-N与NO2--N对其影响有限,但低温与有机物的作用须要考虑。

常温低氨氮污水生物滤池CANON工艺的实现

基于厌氧氨氧化反应的生物自养脱氮是目前污水处理中最为经济的脱氮途径。采用装有火山岩活性生物陶粒滤料的反应器,在常温(8～25℃)条件下对低NH4+-N(60～90mg.L-1)城市污水进行试验研究,通过改变曝气等运行工况,经过硝化自然挂膜、优选亚硝酸细菌和培养厌氧氨氧化菌3个阶段之后,实现了生物滤池同步亚硝化/厌氧氨氧化生物自养脱氮。结果表明,DO控制可作为反应器启动的主要控制因子,通过在生物滤池上方水柱中进行曝气和处理水携氧内循环联合的方式,可以实现对生物膜系统内DO浓度的良好控制。运行过程中可以通过pH值的变化来对反应周期进行判断,pH值的第二个突跃点是系统反应周期结束的标志。

CANON工艺处理垃圾渗滤液中的高浓度氨氮

CANON工艺是在限氧的条件下 ,利用完全自养性微生物将氨氮和亚硝酸盐同时去除的一种方法 ,从反应形式上看 ,它是SHARON和ANAMMOX工艺的结合 ,因此可以在同一个反应器中进行。深圳市下坪固体废弃物填埋场渗滤液处理厂通过一年多的运行 ,发现溶解氧控制在 1mg/L左右 ,进水氨氮 <80 0mg/L ,氨氮负荷 <0 4 6kgNH+ 4/(m3·d)的条件下 ,可以利用SBR反应器实现CANON工艺 ,氨氮的去除率 >95 % ,总氮的去除率 >90 %。

厌氧氨氧化耦合反硝化快速启动CANON工艺

在SBR反应器中.先采用低基质浓度配水启动稳定的厌氧氨氧化耦合反硝化(SAD),之后在低曝气条件下以模拟生活污水富集氨氧化细菌(AOB),启动CANON工艺.基于对反应器内脱氮性能和不同阶段功能菌动力学活性的分析,系统阐述了影响CANON工艺启动与稳定运行的影响因素.结果表明此启动方式不仅缩短了亚硝化启动时间,同时缩短了ANAMMOX菌对有机环境的适应时间,经过60d成功启动了CANON工艺并应用于处理生活污水,反应器ANR超过了93%.反应器较短的周期(4h),使得ANAMMOX菌和异养菌反硝化菌活性始终保持在合理范围内,μNH_4^+-N/μCOD比值始终大于1.0.异养反硝化菌对COD的降解反应,使反应器内pH值提高,同时反应周期间初期和末期游离氨(FA)始终处于对NOB的抑制水平,也是实现稳定亚硝化的重要原因.

CANON工艺研究的新进展

新型生物脱氮技术-CANON工艺为废水脱氮处理提供了一个实用而节能的新途径,介绍了CANON工艺的基本原理、研究现状以及该工艺的发展前景。

新型生物脱氮工艺——CANON工艺

介绍了新型生物脱氮工艺———CANON工艺的基本原理及特征,详述了该工艺的研究进展,并展望了其发展前景。

CANON工艺中的微生物及其相互关系

文章着重对新型生物脱氮工艺—CANON工艺中微生物学方面的研究进行了综述;论述了生物膜内可能发生的硝化、亚硝化、氨氧化等反应的原因及其相应的生物化学反应机理,继而指出生物膜内可能存在的几种微生物及其自身的物质与能量代谢途径;阐述了CANON工艺的微生物学工作原理,分析了工艺模型中各类功能微生物间的相互作用关系、生化反应机理和对处理效率的贡献。本文为该新型生物脱氮技术的实践应用打下了理论基础。

MBR-CANON工艺快速启动实验研究

在常温条件下,接种普通活性污泥至MBR反应器后间歇运行。以改变曝气时间和曝气量作为主要调控方法,对全程自养脱氮(CANON)工艺的快速启动进行室内实验研究。结果表明,在较低溶解氧条件下,第7天出现亚硝酸盐氮的累积,顺利启动部分亚硝化。随后再降低溶解氧浓度,第54天后,总氮去除负荷达到0.102 kg·m^(-3)·d^(-1),成功启动了CANON工艺。反应器对总氮和氨氮去除率分别为58.87%和88.91%,总氮去除负荷达0.21 kg·m^(-3)·d^(-1)。表明CANON工艺在MBR反应器中可顺利完成快速启动并可完成高效自养脱氮。

CANON工艺的研究进展

全程自养脱氮(CANON)工艺就是基于短程反硝化技术发展起来的新工艺,主要目的是使亚硝化和厌氧氨氧化同时反应,通过控制反应器中的溶解氧的含量造成能使短程硝化与厌氧氨氧化同步进行的厌氧环境。CANON工艺是全程自养的,相比于传统脱氮工艺,具有不消耗有机碳源、曝气量较低等优点。本文从CANON工艺的原理、研究进展和实际工程应用三个方面介绍了CANON工艺,并对该工艺将来的发展进行了展望。

CANON工艺脱氮的影响因素研究

以自配的含NH4+-N废水为进水,研究了不同的进水pH值和反应时间等因素对氨氮去除率的影响。结果表明:CANON工艺处理氨氮废水最佳进水pH值为8,适宜的反应时间为12h,在此条件下,氨氮去除率最高可达90.1%,,为CANON工艺去除氨氮的影响因素提供了参考数据。

长期Hg(Ⅱ)暴露对断流CANON工艺恢复性能的影响

为研究长期Hg(Ⅱ)暴露对断流后全程自养脱氮(CANON)工艺恢复性能的影响,采用无Hg(Ⅱ)暴露(R1)与Hg(Ⅱ)暴露(R2)2个反应器,通过延长水力停留时间和控制溶解氧浓度为0.1 mg/L的策略,在进水氨氮为200 mg/L条件下进行脱氮性能的恢复。结果表明,R1经过55 d的运行,总氮去除率和总氮去除负荷分别从-24.7%、-0.201 kg/(m^(3)·d)恢复至(68.8±10.8)%、(0.273±0.043)kg/(m^(3)·d);R2经过52 d的运行,总氮去除率始终低于30%,而亚硝态氮积累率达到(93.5±6.5)%,CANON系统转变为短程硝化系统。在恢复初期R2出水中检测到6.0μg/L的Hg(Ⅱ),厌氧氨氧化菌受到了Hg(Ⅱ)的持久性抑制。高通量测序结果表明,R1中厌氧氨氧化菌和好氧氨氧化菌的相对丰度在断流前分别为16.0%、0.6%,恢复前为9.4%、21.0%,恢复后为4.8%、4.8%;而R2在断流前分别为10.3%、0.5%,恢复前为10.8%、0.5%,恢复后为8.4%、11.9%。Hg(Ⅱ)长期暴露后断流的污泥无法恢复高效脱氮性能,但可作为短程硝化污泥的来源。

氨氮浓度对CANON工艺功能微生物丰度和群落结构的影响

为了研究CANON工艺在常温低氨氮基质条件下的宏观运行效能及微观生态系统,通过调节曝气量和水力停留时间(HRT)实现了CANON工艺在不同进水氨氮浓度下的稳定运行,并基于PCR-DGGE和荧光定量PCR方法,分析了氨氮浓度对反应器中氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(ANAMMOX菌)群落结构及丰度的影响.结果表明,较高氨氮环境中总氮去除负荷在1.0 g·(L·d)-1以上,当氨氮浓度降至100 mg·L-1时,总氮去除负荷明显降低.进水氨氮浓度对AOB的群落结构有重要影响,而对ANAMMOX菌群落影响较小.AOB和ANAMMOX菌的丰度随氨氮浓度的降低而减少,而亚硝酸盐氧化菌(NOB)的丰度随氨氮浓度的降低而增加,这可能是导致系统脱氮效果下降的主要原因.因此,需要通过一定的调控手段,减少AOB和ANAMMOX菌的损失,抑制NOB的生长,以便维持系统在低氨氮条件下的脱氮性能.

生物膜短程硝化系统的恢复及其转化为CANON工艺的过程

在温度为30℃±1℃条件下,以改性聚乙烯为填料,人工配置无机NH+4-N废水为进水,研究生物膜短程硝化系统的恢复过程.短程硝化首先通过过量曝气破坏,使NOB适应高浓度游离氨后,在连续曝气条件下,DO控制在0.5 mg·L^(-1)以下,FA控制在1.5 mg·L^(-1)以上,维持反应器运行83 d未实现短程硝化,84 d改连续曝气为间歇曝气,出现NO-2-N积累现象,142 d再次验证这一规律.随着反应器的运行,生物膜系统中为ANAMMOX菌提供了生存环境,厌氧氨氧化作用产生,短程硝化系统逐步转化为CANON工艺,并逐渐增加进水NH+4-N浓度和进水流量,反应器的TN去除率与TN去除负荷逐渐提高.当反应器运行至450 d,TN去除率达到64.03%,去除负荷为2.52 kg·(m^3·d)^(-1).因此,一旦NOB适应了高浓度的游离氨,生物膜系统的短程硝化恢复不易实现,但间歇曝气是一个有效的方法,随着反应器的连续运行,短程硝化工艺最终转化为CANON工艺,而且,这一转变进一步强化了短程硝化的稳定性.

C/N值及碳源对CANON工艺污泥脱氮性能的影响

为提高对高氨氮污水的脱氮效果,通过批次试验研究了COD/NH4^+-N值(C/N值)和碳源种类对CANON工艺中污泥厌氧氨氧化耦合脱氮性能的影响。试验结果表明,以乙酸钠为碳源,当C/N值为1、2、3、4和5时,厌氧氨氧化对NO2^--N的去除量占NO2^--N总去除量的百分比分别为69. 7%、62. 7%、55. 4%、49. 7%和34. 7%,当C/N值为1、2、3时,CANON工艺中污泥可实现良好的耦合脱氮,但C/N值较高时对污泥的脱氮效果产生了一定的抑制作用;控制C/N值为5,分别以蔗糖、淀粉、葡萄糖和乙酸钠为碳源,考察了不同碳源种类下厌氧氨氧化对NO2^--N去除量占NO2^--N总去除量的比例,当以蔗糖为碳源时,厌氧氨氧化对NO2--N的去除量占NO2^--N总去除量的百分比为66. 9%,可见CANON工艺中污泥可以实现良好的耦合脱氮。

CANON工艺的典型抑制及其恢复性策略

全程自养脱氮(CANON)工艺在110 d时,总氮去除负荷(NRR)达到了1.8 kg N/(m3·d)。在高溶解氧(DO)的条件下,CANON工艺脱稳失活,脱氮性能急剧下降,ANAMMOX菌受到抑制。采取减少曝气量,降低反应器中的DO,可以有效恢复CANON工艺的脱氮性能。在第327天时,进水氨氮浓度高达1 245.5 mg/L,氨氮和总氮去除效率分别达到98.4%和80.3%,而NRR高达了1 kg N/(m3·d)。此后,CANON工艺脱氮效果较为稳定,表明CANON工艺恢复效果明显。SEM分析表明,颗粒污泥表面附着大量的短杆状细菌,细菌之间联系紧密,部分颗粒污泥表面呈现网状结构,细菌之间通过丝状物联系形成颗粒污泥。能谱分析表明,颗粒污泥表面含有O、Na、P、Fe、Ca、C和Si等元素。

磷酸盐对CANON工艺的脱氮特性研究

为考察全程自养脱氮(CANON)处理高浓度含氮磷废水的可能性,以人工配制高氨氮废水为进水,研究了磷酸盐对连续流CANON工艺的脱氮性能的影响.结果表明:CANON反应器控制p H在7.60~7.80,HRT为16.5 h和温度(30±1)℃的条件下,当磷酸盐浓度为30 mg·L^(-1)时,反应器的脱氮性能达到最高,NH+4-N平均去除率为98.3%,TN的平均去除率85.3%,NRR为1.1 kg·m^(-3)·d-1.磷酸盐浓度大于30 mg·L^(-1)时,反应器内的微生物浓度逐渐降低,总氮去除效率逐渐降低.在整个磷酸盐试验期间,磷酸盐对短程硝化无明显影响,而对ANAMMOX反应影响较大.

CANON工艺处理石油催化剂废水的性能研究

以石油裂化催化剂废水为研究对象,采用电絮凝作为废水的预处理单元,研究CANON工艺的启动及脱氮性能.结果表明:电絮凝对原水浊度的去除率达到98.7%±1.2%,对COD去除率达到32.3%±4.5%.利用人工模拟高氨氮废水成功启动CANON工艺,TN去除率最高达到62.0%,TN去除负荷最高达到0.19 kg·m^(-3)·d^(-1)(以N计).使用石油裂化催化剂废水对微生物进行了驯化,经过108 d的运行,微生物成功驯化。利用CANON工艺处理石油裂化催化剂废水,COD去除率为40.9%±13.2%,TN去除率为67.3%±12.7%,TN去除速率为(0.07±0.02)kg·m^(-3)·d^(-1)(以N计).反应器出水COD<100 mg·L-1,NH_4^+-N<10 mg·L^(-1),满足石油化工企业污水的排放标准(GB8978—1996).