微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-反硝化组合工艺处理餐厨沼液

针对餐厨沼液高氨氮、低C/N的特点,采用“微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-BioClens反硝化”工艺,进行了餐厨沼液脱氮除碳的小试研究。经150 d的运行优化,系统稳定后该工艺的耗氧有机物 (以COD计) 、TN平均去除率分别达到81.3%和81.8%。微氧曝气单元为厌氧氨氧化单元消除餐厨沼液中有机物的影响并保留NH₄⁺-N,其耗氧有机物 (以COD计) 及NH₄⁺-N去除率分别为81.6%和13.7%,为厌氧氨氧化稳定运行提供保障。厌氧氨氧化单元是NH₄⁺-N的主要去除单元,稳定后运行后总氮去除负荷为0.480 kg·(m³·d)⁻¹;BioClens反硝化单元对前两段工艺中产生的NO₃⁻-N进行反硝化深度去除,在以乙酸钠为碳源,包埋固定化填料填充比为5%、C/N=3的情况下,其平均NO₃⁻-N去除率达90%。该工艺实现了对餐厨沼液经济高效处理,具有应用潜力。

     

一段式短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理厌氧膜生物反应器出水

采用移动床生物膜反应器,通过一段式短程硝化-厌氧氨氧化耦合短程反硝化工艺处理主流厌氧消化出水。在溶解氧浓度(DO)维持在(1.45 ± 0.15)mg·L⁻¹的条件下,出水TN低至(10.7 ± 2.4）mg·L⁻¹、${{\rm{NH}}_4^{+}} $-N转化率达到(86.8 ± 4.5)%,平均TN去除率为(78.9 ± 4.9)% (最高达84.0%)、TN去除负荷为0.38 kg·(m³·d)⁻¹。分析氮的去除路径表明,低浓度有机物诱导反硝化菌主要发生短程反硝化,耦合系统脱氮贡献主要来源于厌氧氨氧化。在载体上,生物膜实现了厌氧氨氧化菌的有效富集,其中菌的活性为873.9 mg·(g·d)⁻¹;而氨氧化细菌主要存在于絮体污泥中,占总菌比例为(38.7 ± 5.9)%;亚硝酸盐氧化细菌则仅占(7.8 ± 2.8)%,说明其受到一定程度抑制。本研究结果可为anammox在主流厌氧消化出水深度处理中的应用提供参考。     

低浓度氨氮废水在ABR中的厌氧氨氧化研究

在低浓度氨氮条件下利用厌氧折流板反应器(anaerobic baffled reactor,ABR)以厌氧污泥混合河涌底泥为接种源启动厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)反应。系统连续运行4个月后出水趋于稳定,当NH3-N和NO2--N容积负荷分别为3.91 g/(m3.d)和3.21 g/(m3.d)时,平均去除率分别为85.7%和98.8%。利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术对ABR厌氧污泥进行了分析。随后,以缩短HRT或增加进水NH3-N和NO2?-N浓度的方式来逐步提高反应器运行负荷,最后当NH3-N和NO2--N容积负荷分别达到65.53 g/(m3.d)和68.46 g/(m3.d)时,平均去除率为76.3%和91.3%,并培育出粒径为1.7～2.5 mm的颗粒污泥。利用扫描电镜(SEM)观察培育得到颗粒污泥与接种颗粒污泥,发现经驯化的ABR系统内微生物种类已变得较为单一,优势菌群发生明显变化。     

城市污水中部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺NOB抑制策略的研究进展

城市污水具有低温低氨氮(NH₄⁺-N)的特点,不利于亚硝酸盐氧化菌(NOB) 的长期稳定抑制,而NOB的过度增殖会导致出水硝氮 (NO₃⁻-N) 指标升高,对其他功能微生物产生竞争性抑制作用,进而降低部分亚硝化-厌氧氨氧化 (PN/A) 系统的脱氮性能和稳定性。以氨氧化菌 (AOB) 、NOB、厌氧氨氧化菌 (AnAOB) 等功能微生物动力学参数、生长特性为基础,探讨了主流条件下的城市污水处理系统中优势功能微生物的变迁。综述了当前普遍采用的低溶氧 (DO) 限制、好氧-缺氧交替、生物强化、投加抑制剂、泥龄 (SRT) 筛选、低亚氮等NOB抑制策略,并总结了单一抑制策略无法长期、稳定抑制NOB活性,需进一步考察多重策略的联合作用。继而,从性能和工艺复杂程度,对目前普遍采用的实现多重策略联合调控的反应系统进行了探讨。提出采用活性污泥模型 (ASM) 与实验相结合的方法,为助力主流PN/A工艺运行调控提供了新思路,并指出深化基础理论的研究,开发新型的组合工艺强化NOB的抑制及脱氮性能稳定也是可行的发展方向。     

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%。     

生物膜反应器中低氨氮浓度废水的亚硝化

在连续流生物膜反应器中通过控制DO、pH和HRT,对低氨氮浓度废水进行了亚硝化的实验研究。结果表明,在进水氨氮浓度为35～45 mg/L,温度为34℃的情况下,当DO=1.4～1.5 mg/L,pH=8.3,HRT=6 h时,氨氮的去除率与亚硝态氮的积累率均可达到80%左右,实现了较好的氨氮降解及稳定的亚硝态氮的积累。     

氨氮负荷的变化对部分硝化的影响及部分亚硝化的快速启动

部分硝化的稳定运行在一体式部分硝化-厌氧氨氧化工艺(PN/A)中至关重要。探索了在内循环接触氧化型膜生物反应器(ICCOMBR)中改变进水氨氮负荷(ALR)后,反应器中部分硝化过程受到的影响及恢复过程。结果表明：在HRT为24 h,DO为2.0~2.5 mg·L⁻¹时,系统进水ALR降为0.10 kg·(m³·d)⁻¹(氨氮为100 mg·L⁻¹),部分硝化过程迅速破坏;当系统进水ALR升至0.40 kg∙(m³·d)⁻¹(氨氮为400 mg·L⁻¹),部分硝化过程在3 d内迅速恢复;部分硝化恢复稳定后,再提高ALR至0.60 kg·(m³·d)⁻¹(氨氮为400 mg·L⁻¹),并通过调整HRT和DO,最终在HRT为16 h、DO为0.5~1.0 mg·L⁻¹时成功实现部分硝化;通过改变曝气量(AR),在AR为0.9 L·min⁻¹时,控制DO为(0.76±0.11) mg·L⁻¹,系统pH为9.7~8.2,可成功启动部分亚硝化。     

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。     

不同气源曝气对一段式厌氧氨氧化工艺启动与运行的影响

在(30±2) °C的条件下,通过精确控制供氧量,以氧气为气源培养E1反应器,以空气为气源培养E2反应器,探究了不同气源对一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺启动、负荷提升及稳定运行效果的影响。结果表明：以氧气为气源的E1反应系统一段式短程硝化-厌氧氨氧化效果更佳,E1反应器中的${\rm{NH}}_4^ + $-N去除率在95%以上,TN去除率在85%以上,实现负荷提升的时间在10 d左右;在实现一段式短程硝化-厌氧氨氧化后,E1反应系统内ΔTN/Δ${{\rm{NH}}_4^ +} $-N和Δ${{\rm{NO}}_3^ - }$-N/Δ${{\rm{NH}}_4^ + }$-N稳定在0.88和0.11;E1、E2反应器内的AOB活性由0.3 mg·(g·h)−1分别提升至6.3 mg·(g·h)−1和5.9 mg·(g·h)−1,AnAOB的活性由1.5 mg·(g·h)−1分别提高到9.5 mg·(g·h)−1和8.6 mg·(g·h)−1。通过不同气源对一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺启动与运行的作用效应对比,证明了以氧气为气源应用于一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺的可行性与优势。以上研究结果可为其在厌氧氨氧化工程的应用提供参考。     

填充矿化状垃圾填埋物的短程反硝化-厌氧氨氧化反应器处理低C/N氨氮废水

矿化状垃圾填埋物在长期厌氧稳定化过程中形成了一些独特的理化性质和微生物学特性,使其可用于水处理工艺.以矿化状垃圾填埋物为填充物,研究其在短程反硝化和厌氧氨氧化工艺中对系统性能的影响.结果表明:矿化状垃圾填埋物可通过短程反硝化实现亚硝酸盐积累,当进水C/N为2时NO2--N积累达50％,可为后续与厌氧氨氧化耦合脱氮提供基...     

高氨氮浓度下的亚硝化过程及其影响因素研究

利用小试 CSTR反应器对高氨氮浓度条件下的亚硝化过程进行了试验研究 ,结果表明 :35℃时 ,在无污泥回流的情况下 ,运行 2 6 d后即实现了亚硝化 ,从第 73d开始出水中检测不出 NO3- ;在增加了连续污泥回流的情况下 ,反应器的运行更稳定 ,且出水中仍检测不到 NO3- ;反应器内的污泥具有很高的氨氧化活性 ,其最大氨氧化速率可达 3.0 1 kg N H+ 4- N / ( kg VSS· d) ;并利用间歇试验对 p H和 DO等对氨氧化速率的影响进行了研究     

部分硝化/厌氧氨氧化（PN/A）工艺对城市污水厌氧处理单元出水的强化脱氮效果

为探究部分硝化/厌氧氨氧化(PN/A)工艺对城市污水厌氧处理工艺出水的强化脱氮效能,以厌氧膜生物反应器(AnMBR)出水为研究对象,比较了不同水力停留时间(HRT)下(10、8、6和4 h),PN/A系统的脱氮效率、代谢路径及微生物群落及结构特征。结果表明：随着HRT的逐渐降低,PN/A系统的脱氮效率呈现先升高后降低的趋势;HRT为6 h时脱氮效率达到最高,为81.3%;在稳定运行期间,出水TN和COD分别低至(11.97±2.44 mg)·L⁻¹和(9.98±3.42) mg·L⁻¹;随着HRT缩短至4 h,anammox菌丰度随着氮负荷升高而有所提升,但水力冲刷过强破坏污泥形态等原因导致了系统脱氮效率的下降。通过对系统内COD与氮素转化的核算可知,厌氧氨氧化段内发生的部分反硝化(PD)过程是使系统脱氮效率明显提升的根本原因,而HRT为6 h时大约19%的${{\rm{NO}}_2^{-}} $-N由PD提供。本研究证明了PN/A系统作为城市污水主流脱氮工艺的可行性,可为该系统的应用提供参考。     

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。

     

低氨氮废水亚硝化的快速启动

以低氨氮废水为研究对象,研究了亚硝化反应的快速启动,通过对比实验考察了羟胺(NH_2OH)和肼(N_2H_4)投加对氨氧化与亚硝酸盐氧化反应的影响。结果表明:NH_2OH的投加更有利低氨氮废水亚硝化反应的实现;在此基础上,通过序批式运行模式,在每周期开始时投加NH_2OH(2 mg·L~(-1)),研究了低氨氮废水亚硝化反应的快速启动;通过9 d的驯化,亚硝酸盐积累率可达到100%,AOB与NOB丰度比升高至25,有利于亚硝化启动的实现。研究结果可为低氨氮废水亚硝化反应快速启动提供技术支持。     

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。     

外加电势强化厌氧氨氧化工艺处理垃圾焚烧渗沥液短程硝化出水

利用外加电势强化厌氧氨氧化处理垃圾焚烧渗沥液短程硝化出水, 研究外加电势对系统脱氮及有机物去除的影响。结果表明, 在外加电势为0.06 V时, TN的去除率由43.2%提升至71.3%, COD的去除率由12.1%提升至24.4%。渗沥液中分子质量大于20 kDa的有机物在外加电势的作用下被部分降解成分子质量相对较小的有机物。外加电势也会刺激微生物产生更多的EPS且能提高其中PN/PS的比值, 这有利于厌氧氨氧化菌在电极表面的生长和富集, 增强微生物的活性。电极生物膜中细胞色素c(Cyt-c)、亚硝酸盐还原酶(Nir)、肼合成酶(HZS)和肼脱氢酶(HDH)4种厌氧氨氧化菌的功能酶的活性也在外加电势的作用下得到了提升。     

不同生境氨氮浓度及悬浮污泥对厌氧氨氧化生物膜特性的协同影响

生物膜技术是厌氧氨氧化工艺应用的关键,但关于不同生境氨氮浓度和悬浮污泥协同作用下形成的生物膜特性鲜有报道。本研究在推流式固定生物膜-活性污泥反应器中,发现在高氨氮浓度下生长的生物膜具有较高的污泥量和厚度,但低氨氮浓度生长的生物膜具有更高的厌氧氨氧化菌丰度((4.91±0.65)×10⁹ 拷贝数·g⁻¹,P<0.05)和厌氧氨氧化比活性(6.53 mg·(g·h)⁻¹)。高通量分析结果表明,Candidatus Brocadia是生物膜和悬浮污泥中主要的厌氧氨氧化菌,在两类生物膜上的丰度未有显著差异;在低氨氮浓度生物膜中Candidatus Jettenia的相对丰度显著高于高氨氮浓度的生物膜,但Candidatus Kuenenia的丰度则相反。综合分析发现,厌氧氨氧化菌种的附着生长与悬浮污泥群落多样性的初始定殖有关,而低丰度菌种的分布则受不同生境的影响,该结果表明不同氨氮浓度和悬浮污泥类型的选择对生物膜的协同影响不可忽略。     

以城市污水处理厂好氧池生物膜作为接种污泥快速启动两段式亚硝化-厌氧氨氧化反应器的可行性

为探讨以城市污水处理厂好氧池生物膜作为接种污泥启动厌氧氨氧化工艺的可行性,启动了两段式亚MBBR亚硝化-厌氧氨氧化工艺并成功运行。结果表明,经过90 d的启动,在进水NH₄⁺-N质量浓度为750 mg·L⁻¹的条件下,亚硝化反应器负荷(以NH₄⁺-N计)可达到9 000 mg·(m²·d)⁻¹,平均出水NO₂⁻-N和NH₄⁺-N质量浓度比值为1.28,满足厌氧氨氧化的反应要求。经过180 d的启动,在进水NH₄⁺-N和NO₂⁻-N质量浓度分别为360 mg·L⁻¹和380 mg·L⁻¹的条件下,厌氧氨氧化反应器负荷(以TN计)可达到13 875 mg·(m²·d)⁻¹,TN去除率可达(84.14±0.66)%。活性测定结果显示,AOB和ANAMMOX活性(以NH₄⁺-N计)分别可达6 423.84 mg·(m²·d)⁻¹和6 448.32 mg·(m²·d)⁻¹且均可维持恒定。高通量测序结果表明,亚硝化反应器中的Nitrosomonas占比由0.02%增至20.09%,为AOB的主导菌属;厌氧氨氧化反应器中,Ca. Brocadia和Ca. Jettenia为主要的ANAMMOX菌,占比分别达到11.00%和2.07%。采用好氧池生物膜作为接种污泥可快速启动两段式亚硝化厌氧氨氧化工艺。     

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...