生物电化学系统从废水中回收氨的研究进展

氨(NH;)是引起水生生物毒害的主要因素,又是工业生产肥料的重要原料,因此,从废水中回收氨成为了研究重点。相较于传统氨回收工艺,生物电化学系统(BES)在处理废水的同时可回收有用资源,降低了处理成本与能耗,从而受到广泛关注。首先,介绍了BES回收氨的机理,并对其回收性能进行了评价;其次,阐述了BES回收氨过程中影响回收效率的主要因素;最后,讨论了今后可能面临的挑战,以便扩大规模并应用于实践。     

有机废水生物脱硫脱氮技术

综述了有机废水分置式生物脱硫和生物脱氮的基本原理及常见工艺,在此基础上,介绍了2种新型同步脱硫脱氮技术———基于硫化物型反硝化(以硫化物为电子供体的反硝化)和硫酸盐型厌氧氨氧化(以硫酸盐为电子受体的厌氧氨氧化)的同步脱硫脱氮法,分别从反应机理、控制条件和功能微生物等方面对其进行了阐述。新型同步脱硫脱氮技术的开发将有助于富含硫酸盐和氨氮有机废水的高效、节能处理和实现资源回收。     

氮修饰碳基ORR催化剂在BES系统中的应用进展

生物电化学系统(BES),利用产电微生物将废水中蕴含的丰富的化学能直接转换成电能,在净化废水的同时实现生物产电、污染物去除、生物传感等重要过程,为废水资源化利用提供了崭新的途径。目前BES性能主要受到阴极氧气还原反应(ORR)动力学的限制。设计和开发高性能的ORR催化剂对于提高BES性能至关重要。介绍了BES阴极氧还原反应的电催化机理,重点阐述BES中各种氮修饰碳基ORR催化剂(包括氮掺杂碳材料催化剂,氮掺杂碳载过渡金属催化剂,氮-杂原子共掺杂碳基催化剂)的发展现状,评价其在ORR效率、稳定性、经济性等方面的优越性和局限性。为实现BES更加高效、稳定的能源转换提供理论指导和实际参考。     

一体化生物脱氮技术研究进展

废水氨氮污染已成为环境领域的热点问题。针对废水氨氮污染,国际上研发了一批高效废水生物脱氮技术。本文将3种典型工艺--同步硝化-反硝化(SND)工艺、短程硝化-反硝化(SHARON)工艺、基于亚硝氮的全自养脱氮(CANON)工艺归类并命名为一体化生物脱氮技术,分别对其原理、特征、效能和应用进行了分析评述,以期为该技术的深度研发提供参考。总结了与传统脱氮技术相比,一体化生物脱氮技术具有工艺流程短、系统操作易、占地面积小、运行费用低等优势。其中以氨氧化菌和厌氧氨氧化菌等自养型微生物作为脱氮功能菌的一体化自养型生物脱氮工艺的研发将成为一体化生物脱氮技术的研究前沿,一体化自养型生物脱氮工艺的研发将集中于优质菌种的培育和反应器的优化。     

生物脱氮处理过程中厌氧氨化作用研究

采用ABR工艺对肉类加工废水进行前期氨化处理,通过试验得到最佳水力停留时间为6～8h,氨氮递增率在90%～196%之间;同时发现了厌氧氨氧化这一新现象;最后对氮素、pH等水质指标在氨化反应过程中的的转化规律进行了分析,以期为肉类加工废水的生物脱氮处理工艺提供一定的理论指导。     

微生物燃料电池在水与废水脱氮方面的研究进展

近年来，使用微生物燃料电池（MFC）处理含氮水与废水受到广泛关注，在脱除水与废水中氮元素污染的同时，回收部分能量，克服了传统含氮废水处理高能耗的缺陷。本文在微生物脱氮技术的基础上，综合国内外相关研究文献，简述了MFC处理含氮水与废水研究的最新进展，系统总结了4种不同形式的脱氮MFC，主要包括反硝化脱氮MFC、硝化脱氮MFC、同步硝化反硝化脱氮MFC以及厌氧氨氧化脱氮MFC，详细介绍了各种脱氮形式MFC的产电和脱氮性能以及适用条件，分析了每种脱氮MFC的脱氮产电机理以及影响因素（包括MFC运行参数、外接电阻、电极材料以及MFC构型等）；最后提出了未来MFC在处理含氮水与废水方面的主要研究方向：开发新型性价比高的电极催化材料及膜材料，优化运行条件，提高产电生物膜的稳定性以及进一步细致探究不同形式的脱氮产电机理等，从而扩大运行规模。     

缺氧/好氧移动床生物膜反应器短程脱氮工艺深度处理煤化工废水性能

煤化工废水生化处理出水仍含有大量有毒和难降解污染物,对环境具有严重的危害,采用缺/好氧移动床生物膜反应器(ANMBBR-MBBR)复合生物短程脱氮技术对煤化工废水进行深度处理。试验结果表明,生物组合工艺有效缓解了废水有毒抑制物和低碳氮比对生物脱氮工艺的负面作用,最佳运行条件为水力停留时间12 h,硝态氮/亚硝态氮混合液回流比200%,该工艺对COD、氨氮和总氮的去除率分别为68.1%、84.0%和74.7%,相应的出水浓度分别为48.0、4.8和13.9 mg·L~(-1),均达到了国家城镇污水处理厂污染物排放一级A标准;高有毒负荷下,与传统的A~2O生物脱氮工艺相比,该组合工艺具有更加稳定和高效的脱氮效能;而且ANMBBR有效地提高了废水生物降解性(BOD_5/COD值增加至0.3),有利于短程硝化的高效运行,MBBR处理后出水有毒抑制物的数量和种类分别减少了84.4%和54.5%。因此,该组合工艺具有性能高效稳定和经济节约的技术优势,适于煤化工废水深度处理的工程化应用。     

废水同步脱氮除硫技术研究现状与展望

概述了硫酸盐型厌氧氨氧化、反硝化脱氮除硫和微生物燃料电池脱氮除硫3种生物同步脱氮除硫工艺的发展概况及工艺条件。该技术能将废水中的氮硫元素同时去除,避免了氨氮、硫酸盐分别处理时过程不稳定、去除效率不高等不足,并且在脱硫的同时能够回收硫单质,实现资源回收,不产生二次污染,具有广阔的应用前景。展望了3种工艺的在实际研究中的应用前景,认为微生物燃料电池同步脱氮除硫技术将去除污染物及产生电能有机结合,具有很大研究潜力及价值;应加强脱硫反硝化技术碳氮硫同时去除的优化条件和一体化设备的设计及运行调控的研究;加强硫酸盐型厌氧氨氧化反应功能菌种的筛选、探讨反应的机理,探索适合硫酸盐型厌氧氨氧化反应的合理启动运行方式。     

面向碳中和的污水低能耗脱氮及氮回收技术探讨

为应对严重的水污染问题，污水排放标准越来越严格。污染物的深度去除，通常需要消耗大量的电能并经常性投加大量的化学药剂，这导致污水厂间接碳排放量巨大，环境效益降低，违背低碳可持续发展的原则。污水碳中和的达成可通过节能降耗、资源回收以及自身产能来实现。在能源紧缺，实现碳中和迫在眉睫的背景下，全面推进节能降耗技术的应用是最现实且有望短期实现的策略。脱氮是目前城市污水处理厂的关键任务，能耗占比大，本文即针对现有的污水脱氮途径和技术，从降低能源消耗以及实现资源回收两个方面出发，对能耗低、具有可持续性且具有应用前景的工艺进行总结。重点对厌氧氨氧化工艺（Anaerobic ammonium oxidation, Anammox），以及能实现能源回收的CANDO(Coupled aerobic-anoxic nitrous decomposition operation)工艺进行更为全面系统的综述，指出现有的技术问题和研究瓶颈，以期为污水脱氮技术的低碳发展及工程应用提供参考。     

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。     

电镀污泥火法冶炼烟气净化工艺优化

当前电镀污泥火法冶炼烟气净化工艺是"布袋除尘器+湿法脱酸",随着环保管控日趋严格,烟气脱氮、湿式静电除尘、烟气脱除湿烟羽、脱酸废水零排放等环保要求已提上日程。电镀污泥火法冶炼烟气中重金属以及黏性烟尘等限制了SCR脱氮工艺的应用;湿式静电除尘、烟气脱除湿烟羽、脱酸废水零排放技术是在湿法脱酸的基础上叠加的工艺,存在投资大运行费用高的局限性。本文将电镀污泥烟气净化工艺进行优化,提出"静电除尘器+半干法脱酸+活性炭/熟石灰喷射系统+布袋除尘器+低温SCR脱氮"的烟气净化工艺,该工艺在实现烟气脱氮、脱除湿烟羽、脱酸废水零排放功能的同时具有投资费用小运行费用低的优点,具有推广意义。     

SND生物脱氮过程N_2O的产生与关键酶及其活性

废水生物脱氮是目前水处理中重要的去除含氮废水的方法。随着国内外学者的深入研究,一些新型的生物脱氮工艺被开发和应用到污水处理中,从而经济高效地去除废水中的含氮污染物,达到国家的排放标准。同步硝化反硝化(SND)是具有发展潜力的新型脱氮工艺,但在运行过程中不可避免地会产生N2O。N2O是最重要的三种温室气体之一,其温室效应约为CO2的300倍。因此,在注重SND的脱氮效率的同时,也应该关注其产生的气态物对大气环境的影响。文章阐述了SND脱氮过程中N2O产生的机理及相关酶,并分析了SND工艺过程中主要影响N2O释放量的工艺因素。     

半焦废水资源化回收及深度处理技术

针对高浓度、难降解半焦废水,采用具有自主知识产权的复合除油一强化脱酸脱氨—离心脱酚—高级氧化—高效菌种生化处理—膜处理这一系列组合工艺,实现对半焦废水中焦油、氨水以及工业酚类产品的资源化回收,同时实现深度净化废水的目的;经生化处理后出水水质指标达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171—2012)要求,与膜处理技术组合使用最终出水水质满足工业循环冷却水处理设计规范(GB50050—2007)要求。     

乙酸钠为碳源对生物滤池脱氮影响的中试研究

针对印染废水中存在生化处理出水总氮(TN)偏高的问题。本文以1.5 m3/h的中试装置为基础,采用以乙酸钠为碳源,对缺氧生物滤池的二级出水,通过调整工艺参数探讨其脱氮机理,探索可以获得高效、廉价的深度脱氮除磷污水处理技术。结果表明,乙酸钠为碳源,在微生物的作用下硝态氮大量分解,对脱氮效果有了显著提高。     

微电解法进行焦化废水脱氮的研究

本文用微电解法对焦化废水脱氮进行了研究。微电解法是根据原电池的原理,对废水中NO2--N和TN进行还原,最终实现脱氮。本文分析了pH值、Fe/C(质量比)、反应时间、混凝条件等对废水中NO2--N和TN去除率的影响。与传统脱氮工艺相比,微电解法的投资和运行费用较低。     

铁强化己内酰胺废水有机物及氮磷去除的探究

针对己内酰胺废水脱氮除磷效率低的问题,采用厌氧-好氧-缺氧(AOA)序批式反应器处理己内酰胺废水,并进一步研究了Fe强化去除己内酰胺废水的有机物及氮磷.结果 表明,较缺氧-好氧工艺,AOA工艺能较好实现己内酰胺废水碳氮磷去除.Fe促进AOA工艺脱氮除磷,且当Fe剂量为10.0 g/L时,COD、TN和溶解性磷酸盐(SO...     

厌氧氨氧化过程毒性物质的胁迫及其活性强研究

厌氧氨氧化工艺作为一种新型脱氮工艺,较传统脱氮工艺更加节能、经济,为废水中氮的有效去除提供了新途径。而在实际应用过程中,厌氧氨氧化菌会受到废水中有毒物质的胁迫,从而导致其脱氮效果受到影响。因此,本文简述了厌氧氨氧化工艺的脱氮机理;阐述了底物基质、金属、有机物等胁迫因子对厌氧氨氧化菌活性、污泥胞外聚合物、微生物群落等的影响;并提出了厌氧氨氧化细菌活性受到抑制时活性恢复的策略,以及添加介孔材料、微量元素以及新型反应器研发等强化措施。     

磷酸铵镁法脱除废水中氨氮的技术现状

磷酸铵镁沉淀法(MAP)是近年来迅速兴起的废水脱氮新型工艺.该方法的特点是可以处理各种浓度的氨氮废水.在高效脱氮的同时能充分回收氨,所得到的沉淀物MgNH4PO4可作为复合肥料.MAP法与生化法、氨吹脱法相比,可节省投资和能耗、避免氨的二次污染,将其用于高浓度氨氮废水的处理,具有很好的环境经济效益,应用前景广阔.MAP法的研究与发展方向是:一方面寻找价廉高效的沉淀药剂,降低处理成本;另一方面开拓其反应产物的用途和应用范围,提高经济效益.     

含氨和硫酸盐废水的处理技术展望

目前许多废水不仅含有高浓度的氨氮,而且含有高浓度的硫酸盐,给废水治理带来难度。对同步脱硫反硝化工艺和硫酸盐型厌氧氨氧化工艺的研究进展进行了综述。同步脱硫反硝化工艺和硫酸盐型厌氧氨氧化工艺能同时脱氮和除硫,不仅无H2S排放,而且还具有节约碳源、污泥产量小和实现单质硫回收的优点。其中硫酸盐型厌氧氨氧化工艺无需曝气和有机物,具有更高的技术和经济优势,将是未来生物脱氮除硫技术的新方向。     

全程自养脱氮工艺的研究与工程应用展望

全程自养脱氮工艺(CANON)因其具有无需碳源、脱氮效率高和节省基建及运行成本等优点受到研究者的青睐,被视为极具工程应用前景的新型废水生物脱氮技术。对CANON工艺的反应原理应用现状进行了阐述,对应用障碍进行了分析,并总结了基于CANON工艺的典型耦合技术的研究及应用进展。在此基础上,指出了CANON工艺工程应用的瓶颈并提出了其未来的发展方向。