CANON工艺中短程硝化恢复及ANAMMOX强化策略

为了对CANON工艺中遭破坏的短程硝化进行恢复,并对ANAMMOX菌的活性进行强化,在第1阶段(抑制期)采用连续流反应器,限制DO质量浓度为0.1~0.4 mg∙L⁻¹,利用限氧条件对NOB活性进行抑制,投加NH₄⁺-N和NO₂⁻-N,经过73 d运行,ANAMMOX菌活性由0.08 kg∙(kg∙d)⁻¹(以VSS计)上升至0.34 kg∙(kg∙d)⁻¹;NOB比耗氧速率(SOUR)由1.68 kg∙(kg∙d)⁻¹(以VSS计)降低至0.79 kg∙(kg∙d)⁻¹,活性显著降低,系统TN去除率由42.7%升高至88.6%,NH₄⁺-N和NO₂⁻-N同步去除,ΔNO₃⁻-N/ΔTN值向理论值0.127趋近。第2阶段(过渡期)、第3阶段(好氧期)采用SBR进行,分别将DO维持在0.4~0.7 mg∙L⁻¹和0.7~1.0 mg∙L⁻¹,至第130天,NOB活性降低至0.57 kg∙(kg∙d)⁻¹,TN去除负荷达到0.86 kg∙(m³∙d)⁻¹,ΔNO₃⁻-N/ΔTN值由抑制前的0.318降低至0.136,短程硝化基本恢复。在短程硝化恢复过程中,ANAMMOX菌优势菌属Candidatus Kuenenia的相对丰度由7.91%增长至13.12%,但NOB的主要菌属Nitrospira的相对丰度由低于0.01%增至1.03%,表明在后续长期运行过程中,依然存在短程硝化遭到破坏的风险。     

多级好氧生物膜/厌氧颗粒反应器的PN/A工艺启动与调控

厌氧氨氧化细菌(AnAOB)和氨氧化细菌(AOB)的同时快速富集是短程硝化/厌氧氨氧化(PN/A)工艺高效运行的关键。本研究构建了一种多级好氧生物膜/厌氧颗粒污泥反应器(MOBAPR)。MOBAPR的好氧生物膜/厌氧颗粒结构不仅可有效保留生物质,还为AnAOB和AOB同时富集创造空间条件。在MOBAPR中,首先通过控制pH和间歇曝气在15 d内实现PN工艺的快速启动,然后在稳定运行的PN工艺基础上,61 d后实现了PN/A工艺的快速启动,脱氮率达到(83.41±2.45)%。16S rRNA基因测序结果表明,MOBAPR中AOB(27.09%)和AnAOB(9.99%)成功实现同时富集。此外,在PN/A工艺运行过程中,气液比(曝气速率与进水速率的比值)是一个与NRE高度相关的操作参数。气液比的优化控制不仅可以提高MOBAPR的脱氮性能,还可以在溶解氧(DO)低至无法控制时代替DO控制。     

基于SBBR的单级自养脱氮快速启动

以普通活性污泥为接种污泥,采用人工配制无机氨氮废水进行单级自养脱氮工艺快速启动研究。启动过程经历了污泥适应期、部分短程硝化选择期以及单级自养脱氮实现期3个阶段。经过29 d的培养驯化,通过控制游离氨的方法实现了部分短程硝化。当出水中亚硝酸盐积累率达到60%左右时,立即将序批式生物膜反应器(SBBR)由连续曝气改为间歇曝气,间歇曝气使得厌氧氨氧化菌(AAOB)的富集与亚硝酸氧化菌(NOB)的淘汰同时进行,并且避免了高浓度亚硝酸盐对AAOB的抑制作用,从而实现了单级自养脱氮的快速启动。实验仅用50 d成功启动了SBBR单级自养脱氮工艺,总氮容积去除负荷达到0.173 kg N/(m3·d),氨氮的平均去除率达到98.68%,总氮的平均去除率达到80.87%。成功启动之后,反应器内只有少量的悬浮污泥,大部分的污泥都附着在填料上,污泥颜色呈褐色,而反应器内壁及出水管上附着的污泥呈浅砖红色,表明反应器内富集了大量的AAOB。     

一段式短程硝化-厌氧氨氧化耦合缓释碳源滤柱深度去除总氮

在SBR中进行一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动驯化,并在达到稳定运行时,让SBR出水进入不同缓释碳源体积填充比的滤柱中,进行深度脱氮研究。结果表明,在SBR中经过176 d的启动驯化,成功实现一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的稳定运行,进水${\rm{NH}}_4^ + $-N为100 mg·L⁻¹,${\rm{NH}}_4^ + $-N去除率达98%,TN去除率达73%。AOB及Anammox菌活性分别提高至8.6 mg·(h·g)⁻¹和12.6 mg·(h·g)⁻¹,而NOB活性小于1.0 mg·(h·g)⁻¹;在15 ℃低温条件下的深度脱氮研究中,缓释碳源体积填充比为15%的滤柱具有最佳的脱氮效果,出水TN小于5 mg·L⁻¹,平均出水COD值为19.3 mg·L⁻¹,该滤柱中通过一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应和反硝化反应的共同作用完成深度脱氮。SBR与缓释碳源体积填充比为15%的滤柱组成的耦合系统平均TN去除率达96.7%,较SBR提升了28.9%。     

实时控制SBR系统中的短程硝化反硝化

以人工模拟高氨氮废水为研究对象,采用循环间歇式曝气方式,以溶解氧浓度(DO)和pH值为过程控制参数,对SBR系统进行实时控制、全程跟踪.根据此过程中COD、NH4 -N、NO2--N和NO3--N 4项水质指标的变化情况,研究SBR系统中的短程硝化反硝化工艺.实验结果表明,在短程硝化反硝化工艺中,采用较高曝气量,并且在曝气过程中用DO和pH值作为过程控制参数是可行的.     

短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺在脱氮领域的研究进展

基于全程硝化反硝化的传统生物脱氮工艺在硝化过程中需要大量氧气供应,反硝化过程需要有机物作为碳源,存在能耗与药耗过大的问题.为了降低废水脱氮的成本,短程硝化(PN)—厌氧氨氧化(ANAMMOX)组合工艺(PNA工艺)得到了高速发展.综述了PNA工艺的影响因素,重点介绍了4种基于PN与ANAMMOX原理开发的衍生PNA工艺...     

短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统处理集便器污水

集便器污水具有高有机物、高悬浮物、高氨氮、高磷及低碳氮比的特点。采用一体式短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统进行集便器污水的污染物去除效能研究。结果表明,将氨氮为400~500 mg·L⁻¹、COD约400 mg·L⁻¹的集便器污水作为实验进水,按照分阶段分比例的进水方式,经过约75 d运行,最终出水氨氮及总氮仅为40.20 mg·L⁻¹和67.40 mg·L⁻¹,去除率分别为90.84%和86.90%,总氮去除负荷为0.141 kg·(m³·d)⁻¹。微生物分析结果表明,Candidatus_Brocadia始终是系统内的厌氧氨氧化优势菌属,且运行稳定后其相对丰度达到约30.70%。本研究可为集便器污水脱氮工艺应用技术提供参考。

     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明, 当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L⁻¹,COD值为4 000~5 000 mg·L⁻¹时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m³·d)⁻¹、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L⁻¹)、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中${\rm{NO}}_x^{-} $-N浓度为154.5 mg·L⁻¹,仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L⁻¹)。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水${\rm{NH}}_4^{+} $-N、${\rm{NO}}_2^{-} $-N、${\rm{NO}}_3^{-} $-N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L⁻¹,TN≤15 mg·L⁻¹,进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

短程硝化的实现、维持与过程控制的研究现状

短程生物脱氮技术目前倍受人们的关注,国内外学者对短程硝化提出了多种实现及维持的控制途径,但仍存在着一些问题。由于活性污泥法中DO,ORP,pH的变化规律从不同角度不同程度地反映了生物脱氮反应的进程,所以用它们作为控制参数就可以对生物脱氮反应进行过程控制。在分析中,通过对国内外短程硝化控制途径的研究现状与发展趋势的分析和总结,针对目前在实现短程硝化及维持短程硝化各种途径中存在的问题,提出了通过在线检测DO,pH,ORP来实现与维持短程硝化的新思路。     

DO和pH值在短程硝化中的作用

在SBR反应器中对DO和pH值在短程硝化和半亚硝化过程中的作用进行试验研究，结果表明，控制低DO和适宜的pH值在短程硝化过程中起着重要的作用。本试验条件下。当DO为0．5～1．0mg／L、pH值为7．5—8．0时。在SBR反应器中很容易实现短程硝化；当DO〉0．3mg／L时，DO越低，出水NO2^-N积累率越高；当pH值〉6．8时，不会影响系统NO2^-N积累的稳定性。另外，研究结果还表明，通过控制DO和pH值可以实现半亚硝化。本试验条件下，当进水氨氮浓度为120mg／L时，控制DO为0．3—0．4mg／L可实现出水半亚硝化；当进水氨氮浓度为200mg／L时，控制DO为0．5—0．6mg／L或pH值为6．8也可以实现出水半亚硝化。     

短程硝化-反硝化生物脱氮过程的影响因素研究

短程硝化-反硝化,是将硝化过程控制在亚硝化阶段,随后在缺氧条件下进行反硝化的生物脱氮过程,其关键是如何控制硝化过程中影响HNO2积累的因素。分析结果表明：影响NO2^--N积累的主要因素为温度、游离氨、pH值、溶解氧、有害物质和泥龄,并提出了实现短程硝化一反硝化的控制条件。     

MBBR一体式耦合短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥水

采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理已回收磷后的实际污泥水,在进水平均氨氮浓度为167.51 mg·L⁻¹、HRT为22.24 h、DO为0.5 mg·L⁻¹和温度为24~26 ℃的条件下实现了一体式短程硝化-厌氧氨氧化过程的耦合,对氨氮和总无机氮的最大去除率可达96%和79.7%。但是,一体式反应器受DO浓度影响较大,维持稳定的DO浓度对于系统的氮去除非常重要。荧光原位杂交(FISH)及高通量测序结果表明,MBBR的生物膜及活性污泥中Nitrosomonas菌分别占总菌数的10.46%和21.46%,厌氧氨氧化菌的优势菌种Candidatus Kuenenia在生物膜和活性污泥中分别占总菌数的4.13%和0.71%。因此,MBBR中活性污泥主要完成亚硝化,生物膜主要完成厌氧氨氧化,常温条件下,两者在一个反应体系中共同完成了对污泥水中氮的高效自养脱除。以上结果表明了一体式反应器处理实际污泥水的可行性,可为该工艺在实际工程中的应用提供参考。     

短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺对氨淋洗液的处理效果

为证明短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理氨淋洗液的可行性,采用生物滴滤池(BTF)进行氨淋洗液的短程硝化,然后利用厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床(UASB)对淋洗液进行脱氮处理。结果表明：当氨浓度为0.03~0.31 mg·L⁻¹时,80%以上的氨被淋洗至液相,淋洗液中28%~84%的氮素可通过后续厌氧氨氧化过程被去除;在低、高氨负荷(0.072~0.72 kg·(m³·d)⁻¹)时,BTF均可实现对氨淋洗液的短程硝化,证明亚硝酸的积累与氨负荷无明显关系;利用淋洗液中游离氨、游离亚硝酸对氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌的抑制作用以及O₂传质的限制作用实现短程硝化。保证短程硝化BTF中亚硝酸积累、氨吸收效果、氨生物转化效率的最佳回流比为1∶2。上述研究结果可为采用短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理氨淋洗液提供参考。     

基于分点进水的垃圾渗滤液短程硝化反硝化脱氮性能

在垃圾渗滤液短程硝化反硝化生物脱氮过程中,过高浓度的游离氨(FA)会抑制氨氧化菌(AOB)的活性,降低系统亚硝化速率和脱氮效率.采取分点进水的方法,合理分配进入系统各单元的基质,降低反应器营养负荷和FA浓度,以期减少FA对AOB的抑制,提高脱氮效率.结果表明,通过控制DO浓度小于1.0 mg·L-1,成功实现了稳定的短...     

固定化氨氧化细菌短程硝化特性研究

以高分子聚合物为载体,采用固定化细胞增殖技术固定氨氧化细菌,研究温度、pH、碱度和溶解氧等因素对短程硝化过程的影响.实验结果表明,最适宜的温度、pH分别是30℃和8.5;当碱度/NH4 -N(质量比)=6.75时,亚硝化率为87.5%;溶解氧浓度影响氨氧化速率,但对亚硝化率影响不大,溶解氧的适宜质量浓度为403 mg/L.     

MFC强化同步短程硝化反硝化工艺的启动

微生物燃料电池(MFC)可在阴极实现反硝化、短程反硝化和同步硝化反硝化并产生电能,但在MFC阴极实现同步短程硝化反硝化的研究尚未见到报道。为了探讨MFC阴极同步短程硝化反硝化工艺的性能,将双室曝气阴极MFC与A/O脱氮工艺结合处理人工模拟低碳氮比废水。通过静置运行15 d使得MFC阴极室亚硝态氮得以积累,氨氧化菌得以富集。随即改为连续运行后第21天成功启动同步短程硝化反硝化MFC;阴极出水氨氮浓度为0.3 mg/L,亚硝态氮浓度为15.9 mg/L,硝态氮浓度为0.6 mg/L,亚硝化率达到95%以上,阴极电极自养反硝化去除率达到50%以上,COD去除率达到85%以上。结果表明,将MFC与同步短程硝化反硝化工艺结合,通过阴极室中氧气得电子获得高pH,可以强化同步短程硝化反硝化工艺,完成生物脱氮的同时回收电能,并具有减少外加碱度的优势。     

DO和pH值在短程硝化中的作用

在SBR反应器中对DO和pH值在短程硝化和半亚硝化过程中的作用进行试验研究,结果表明,控制低DO和适宜的pH值在短程硝化过程中起着重要的作用.本试验条件下,当DO为0.5～1.0 mg/L、pH值为7.5～8.0时,在SBR反应器中很容易实现短程硝化;当DO＞0.3 mg/L时,DO越低,出水NO2--N积累率越高;当pH值＞6.8时,不会影响系统NO2--N积累的稳定性.另外,研究结果还表明,通过控制DO和pH值可以实现半亚硝化.本试验条件下,当进水氨氮浓度为120 mg/L时,控制DO为0.3～0.4 mg/L可实现出水半亚硝化;当进水氨氮浓度为200 mg/L时,控制DO为0.5～0.6 mg/L或pH值为6.8也可以实现出水半亚硝化.     

短程硝化过程2种亚硝酸盐氧化菌抑制策略探讨

为维持短程硝化稳定,保证亚硝酸盐高效积累,需要对污水处理系统亚硝酸盐氧化菌(NOB)的性质进行深入了解。分别对Nitrospira以及Nitrobacter的动力学参数,以及在活性污泥系统、生物膜系统、颗粒污泥系统中2菌属特性进行比较。经分析后认为,Nitrospira相对于Nitrobacter比增长速率较低,对O2,NO2-底物亲和性较好,适宜生长于低浓度环境中,是A2/O、短程硝化-厌氧氨氧化工艺中的主要NOB菌属;Nitrobacter则适宜在高浓度环境中生长。在颗粒污泥系统中,NOB主要处于污泥内部,由于缺乏O2,NO2-更容易被淘汰出反应器。通过对比短程硝化主要控制参数,认为NOB的抑制策略包括：在活性污泥系统中维持合理的污泥龄(SRT)以及游离氨(FA)浓度;在生物膜系统中对溶解氧(DO)以及水力停留时间(HRT)进行联合控制;在颗粒污泥系统中维持适量剩余NH4+-N,并淘洗出掺杂其中的絮状污泥。此外,利用“饱食饥饿”效应间歇曝气并维持较低的曝停比同样有利于阻止亚硝酸盐被NOB进一步氧化,保证短程硝化稳定运行。     

SBR法短程硝化-反硝化生物脱氮工艺的研究

针对目前传统生物脱氮工艺存在的问题 ,结合国内外在该方向的研究现状 ,以实际豆制品废水为研究对象 ,控制反应器内混合液温度在 31± 0 .5℃的条件下 ,实现了短程硝化 反硝化生物脱氮工艺 ,NO-2 N NOx N的比率始终维持在90 %以上。并在此试验基础上 ,考察了曝气时间对反应器内氮形态变化的影响及系统对进水COD和NH3 N浓度的抗冲击负荷能力。结果显示 ,曝气时间对硝化效果影响较大 ,同时 ,本工艺具有较强的抗冲击负荷能力。