基于FNA处理污泥实现城市污水部分短程硝化

为实现城市污水短程硝化厌氧氨氧化生物脱氮,以去除有机物的实际污水为研究对象,考察了游离亚硝酸盐(FNA)处理污泥实现城市污水部分短程硝化的可行性。 结果表明,FNA处理活性污泥后,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的亚硝酸盐氧化速率下降程度大于氨氧化菌(AOB)的氨氧化速率,且在0～0.75 mg HNO₂-N·L^-1范围内随着FNA浓度的增加抑制作用增强。接种实际污水厂活性污泥后,系统亚硝酸盐(NO₂^--N)积累率仅为1%,即为全程硝化。在控制污泥龄约为15 d的条件下,采用FNA处理污泥可使系统亚硝酸盐积累率增加至90%以上。水力停留时间调至2.5 h时,实现了部分短程硝化,且出水NO₂^--N/NH₄⁺-N平均值为1.24,可满足厌氧氨氧化脱氮反应的要求。因此采用FNA处理污泥,结合水力停留时间和污泥龄控制可实现城市污水部分短程硝化。     

短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理低C/N比生活污水

为快速实现低C/N比生活污水高效低耗稳定脱氮,在常温条件下,对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动及脱氮性能进行研究,在常温,高DO（2.5 mg·L^-1）条件下,采用实时控制结合神经网络模型预测控制可快速启动短程硝化,亚硝积累率达到95%以上。由于生物膜的独特结构可为厌氧氨氧化（Anammox）菌提供良好的厌氧环境,因此选用生物滤池来实现厌氧氨氧化,启动期间克服了温度变化的影响,第173天后,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率达到90%以上,TN去除率达到80%,Anammox滤池成功启动。后续将短程硝化与厌氧氨氧化耦合,通过逐步提高滤速启动耦合系统,Anammox滤池滤速可提高到0.5 m·h^-1,总氮容积负荷达到0.75 kg·m^-3·d^-1。系统出水TN平均浓度为8 mg·L^-1,实现了短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺稳定高效地处理生活污水。     

NOx——N对初沉污泥厌氧发酵及反硝化性能的影响

为了解决低C/N比污水的脱氮问题,本研究将NO_x^--N引入到初沉污泥厌氧发酵系统,利用初沉污泥厌氧发酵过程释放的有机碳源完成反硝化,以达到利用初沉污泥作为碳源强化污水脱氮的目的。通过对系统中VFAs积累、NO_x^--N去除及VSS变化情况的考察,对比研究了4种不同电子受体类型初沉污泥厌氧系统发酵性能、反硝化能力。得出:在34 d的发酵期里,NO₃^--N型系统以及NO₂^--N、NO₃^--N混合型系统中没有出现明显VFAs积累,而在NO₂^--N型系统和纯厌氧系统中出现了不同程度的VFAs积累,说明在试验条件下,NO₃^--N型和混合型系统发酵过程所释放的碳源能得到较好的利用;各系统中NO_x^--N还原总量分别为1692 mg·L^-1(NO₃^--N型)、1330 mg·L^-1(混合型)、1223 mg·L^-1(NO₂^--N型),表明NO₃^--N型系统反硝化能力最强;此外,虽然各NO_x^--N系统中的VSS减量程度相对于厌氧系统稍有降低,但各系统均达到了60%以上的高VSS减量水平,其中NO₃^--N型系统VSS减量67.9%,在各NO_x^--N系统中最高。综上,NO₃^--N型初沉污泥厌氧发酵系统能同时取得相对最好的反硝化脱氮及污泥减量性能。     

生物脱氮新工艺研究进展

厌氧氨氧化技术利用NO₂^--N氧化NH₄⁺-N来实现污水中氮素的高效去除,其中NO₂^-N的产生是实现厌氧氨氧化应用的难点,而短程硝化是获取NO₂^-N的重要途径之一。针对目前在实际工程中通过短程硝化难以实现长期稳定的亚硝酸盐累积的问题,介绍了厌氧氨氧化、短程反硝化工艺影响因素及工程应用的研究进展;分析了短程反硝化工艺累积NO₂^-N的过程,从而去除污水中的氮素污染物。对短程反硝化与厌氧氨氧化工艺耦合方式在处理实际废水时的可行性与应用前景进行展望。     

短程反硝化的影响因素及其耦合工艺的研究进展

传统脱氮技术不仅消耗大量能量,而且有时难以达到污水排放标准。近年来生物脱氮技术发展迅速,短程反硝化作为一种新型脱氮工艺,因能为厌氧氨氧化工艺稳定生产NO₂^--N而备受青睐。首先介绍了短程反硝化的原理,论述了不同种类污泥源和反应器对工艺启动的影响。其次对内外源性碳源、pH、盐度和重金属等影响因素展开了叙述,揭示了内源性碳源的优势和pH对关键酶活性的影响;重点总结了短程反硝化污泥颗粒化的进程,指出未来污泥颗粒化的研究方向是颗粒污泥的稳定性表现;简述了短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺的研究进展。最后基于耦合工艺从抑制机理、微生物、实际运行、工艺推广和资源化利用五个方面提出了研究建议。     

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(NO₃^--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。     

重金属Cd胁迫对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮效能影响及机制的研究

以外源Cd²⁺和厌氧氨氧化(Anammox)颗粒污泥为探究对象，构建了升流式污泥床反应器，调查了Cd²⁺短期和长期暴露对Anammox颗粒污泥脱氮及污泥特性的影响。结果表明，短期影响中低浓度Cd²⁺短期暴露对Anammox颗粒污泥脱氮影响不明显但长期暴露实验中降低了脱氮性能，而高浓度Cd²⁺短期和长期暴露均降低生物脱氮性能。Cd²⁺降低了污泥浓度和沉淀性，但提高了胞外聚合物(EPS)含量，尤其蛋白质含量。当Cd的质量浓度为9.0 mg/L,NH₄⁺-N、NO₂^--N和TN的去除率分别下降至81.6%、79.5%和65.3%，总悬浮固体(TSS)下降至4.51 g/L,EPS含量提高至94.1～94.6 mg/g。微生物学分析表明，Cd²⁺存在提高了微生物丰富度和多样性，降低了Planctomycetes、Chloroflexi和Proteobacteria与生物脱氮相关...     

不同S/N对硫自养短程反硝化亚硝酸盐积累特性试验研究

短程反硝化是一种厌氧氨氧化基质NO₂^--N获取的新型途径。在自养短程反硝化系统中，以硫代硫酸钠作为底物，在不同的硫氮比(S^2-/NO₃^--N)的条件下，通过控制水力停留时间、温度，将NO₃^--N还原至NO₂^--N，成功实现自养短程反硝化系统中NO₂^--N的积累。实验结果表明，三个S/N表现出不同的NO₂^--N的积累，S/N为1:1.14时，NO₃^--N的去除率稳定在75%左右，NO₂^--N的积累率(NTR)几乎为零；S/N为1:1.71时，NO₃^--N的去除率维持在40%～50%之间，NTR增长到8%左右；S/N为1:2.28时，NO₃^-     

厌氧复合床处理模拟焦化废水的反硝化动力学

采用厌氧复合床(UBF)处理模拟焦化废水,进水中投加NaNO₃模拟硝化液回流,实现了同时反硝化/产甲烷,COD去除率达到94%,NO₃^--N去除率达到99%。取复合床下部污泥做反硝化动力学研究,在存在亚硝酸盐积累的情况下,以NO₃^--N+0.6NO₂^--N作为反硝化电子受体,采用双基质的Monod方程对实验数据进行拟合,拟合曲线与实验测定值相关性良好。其次,采用双基质的Monod微分方程组对NO₃^--N和NO₂^--N的浓度变化进行拟合,得到相关参数:硝态氮的最大比降解速率和半饱和常数分别为1.13 d^-1和2.0 mg·L^-1;亚硝态氮的最大比降解速率和半饱和常数分别为0.66 d^-1和2.5 mg·L^-1,基于硝态氮和亚硝态氮的有机物半饱和常数分别为90.8 mg·L^-1和96.8 mg·L^-1。     

短程反硝化的微生物富集策略及应用研究进展

污废水的高效节能脱氮技术一直以来都是研究和应用的焦点。短程反硝化-厌氧氨氧化耦合工艺因具有能耗低、产泥少、温室气体减排和脱氮效果好等优点,已成为废水脱氮领域研究和应用的热点。其中,短程反硝化被认为是厌氧氨氧化菌获取底物(NO₂^--N)的重要途径之一,对其进行研究具有重要的科学和工程意义。基于此,综述了短程反硝化的工艺原理,总结了硫自养短程反硝化和异养短程反硝化微生物的富集方法,并探讨了短程反硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理城市污水、高浓度氨氮废水和硝酸盐废水的工程应用。最后对短程反硝化及其耦合厌氧氨氧化工艺的研究和应用方向进行了展望,以期为短程反硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理实际污水提供参考。     

短程硝化-反硝化技术在城市生活污水处理中的应用研究

本文以污水处理厂的生活污水和污泥为试验对象,室内进行了100d试验,分析了短程硝化反硝化技术在处理污水时污染物浓度随时间变化情况,结果表明,通过构建周期性的厌氧/低氧环境后,60d内可试验该装置的启动,随后通过构建厌氧/缺氧/低氧环境,最终出水中PO₄^--P浓度在0.5mg·L^-1以下、COD浓度在30mg·L^-1以下、NH₃-N浓度在0.2mg·L^-1以下,PO₄^--P及NH₃-N去除率都在90%以上,COD去除率在85%以上。研究结论可为进一步了解短程硝化反硝化技术处理污水污染物机理提供理论参考。     

常温下接种回流污泥实现BAF一体化自养脱氮工艺

为实现高氨氮废水的高效低耗稳定去除,在常温条件下,对曝气生物滤池（BAF）中实现与稳定短程硝化-厌氧氨氧化自养脱氮工艺进行了研究。研究结果表明：常温条件下,BAF接种二沉池回流污泥,采用闷曝-连续运行结合的接种挂膜方式,可成功实现短程硝化-厌氧氨氧化一体化自养脱氮。闷曝阶段使种泥活性恢复,而连续流运行过程中游离氨（FA）浓度高,可抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）,实现BAF中亚硝酸盐累积;通过调整BAF回流方式,降低回流液中NO₂^--N,防止NOB生长,并通过厌氧氨氧化（Anammox）滤池出水回流方式,接种微量Anammox菌,运行80 d可实现短程硝化-厌氧氨氧化,140 d后系统运行稳定,总氮（TN）去除率达76.62%。生物滤池有利于短程硝化-厌氧氨氧化工艺的实现与稳定,生物膜中不同厚度存在好氧缺氧环境,利于氨氧化菌（AOB）和Anammox菌共存;滤料的过滤作用有效地防止了Anammox菌流失,使其在系统中不断累积生长。不仅如此,AOB和Anammox菌均为自养菌且生长缓慢,避免了生物滤池的频繁反冲洗,简化了生物滤池的运行。气水比是BAF中一体化运行的关键参数,本研究中最佳的气水比为12：1,氨氮去除负荷达到0.91 kg N·m^-3·d^-1,氨氮和TN去除率分别可达96.86%和85.47%。     

高效反硝化分段组合式反应器运行性能

氮素污染是水体富营养化的主要诱因之一,反硝化技术是氮素污染控制的有效手段。采用模拟废水,研究了反硝化分段组合式反应器(CAR)的脱氮除碳性能。实验结果表明,CAR具有很高的容积效能,在进水NO₃^--N浓度为964.7 mg·L^-1、水力停留时间为0.86 h条件下,硝氮去除速率(NRR)为26.8 kg·(m³·d)^-1,COD去除速率(CRR)为93.76 kg·(m³·d)^-1,NRR高于文献报道的最高值,CRR也达到文献报道的领先水平。CAR具有良好的运行稳定性,在反应器的效能上升阶段和效能稳定阶段,出水基质浓度的变异系数比和极差分别小于9.85和9.07,出水pH的相对标准差小于1。CAR运行性能出众的原因是它能持留浓度高(MLVSS高于17 g·L^-1)、活性强(最大比活性为1.573 g NO₃^--N·(g VSS)^-1·d^-1)的颗粒污泥。     

反硝化颗粒污泥处理不锈钢酸洗废水研究

采用以厌氧絮状污泥作为接种污泥的上流式厌氧反应器，通过调整其水力停留时间和水力条件等关键因素培养反硝化颗粒污泥，开展其对不锈钢酸洗废水脱氮研究。研究结果表明，上流式厌氧反应器以甲醇作为碳源运行42 d后，形成了成熟的反硝化颗粒污泥；成熟的反硝化颗粒污泥边缘清晰、表面包裹大量杆菌，单颗污泥沉降速率可达198～273 m/h，粒径为1～6 mm，反硝化速率最高可达2.79 gN/(gVSS·d)；在反应器NO₃^--N容积负荷为2.0～2.44 kg/(m³·d)时，NO₃^--N平均去除率为98.03%,NH₄⁺-N平均去除率为89.76%,TN平均去除率为97.81%；最终出水的氨氮及总氮可同时满足《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456-2012)的间接排放标准和《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)的C级排放标准。本工艺相比传统反硝化工艺能够节约碳源30%左右。     

SBR工艺实现长期稳定的部分短程硝化

采用SBR工艺以实际生活污水为研究对象,通过3组预实验得出实现部分短程硝化(部分NH₄⁺-N转化为NO₂^--N)的最佳曝气量和曝气时间,启动长期运行的部分短程硝化序批式反应器(PNSBR),在好氧阶段以最佳曝气量[7.2~12L·(h·L)^-1]和曝气时间(2~3h)曝气,持续运行110多天(450多个周期)。结果显示,出水亚硝态氮积累率稳定维持在94%~100%,表明了长期稳定的短程硝化效果;出水NO₂^--N与NH₄⁺-N的比值大部分集中在2~4之间。进一步的分析得出,在PNSBR长期运行中,一方面通过控制曝气量和曝气时间使得好氧阶段溶解氧较低,更利于AOB的生长代谢而抑制NOB的活性;另一方面排水后剩余的亚硝态氮通过利用进水中的碳源反硝化去除(本周期的内源反硝化和下周期的外源反硝化),避免了为NOB提供底物的可能,从而实现了稳定的部分短程硝化。同步厌氧氨氧化和反硝化(SAD)工艺广泛存在,PNSBR反应器作为SAD的前置反应器,可提供满足SAD运行的进水,因此部分短程硝化是一项有潜力的工艺。     

长泥龄改良A2/O工艺的短程硝化反硝化除磷

为解决传统A²/O工艺硝化与除磷泥龄(SRT)之间的矛盾,进一步提高低C/N(P)比生活污水同步脱氮除磷效率,采用一种改良A²/O工艺在长SRT条件下处理生活污水.试验结果表明,该工艺可有效筛选和强化反应器内活性污泥,并大量富集长SRT的反硝化除磷菌(DPAO).通过亚硝酸盐氧化菌(NOB)淘洗阶段后,反应器在SRT=19.6d、A²O段污泥浓度(MLSS)=5.5 g·L^-1、水力停留时间(HRT)=8.2 h、污泥回流比(R)=90%、硝化液回流比(r)=250%、溶解氧(DO)=1.5～0.3 mg·L^-1,间歇曝气段HRT=4 h、曝气周期1 h曝气1 min(DO=0.3～0.5 mg·L^-1)、沉淀59 min条件下长期运行,COD、NH₄⁺-N、TP和TN的平均去除率分别为88.71%、99.2%、93.77%和89.52%,出水亚硝化率(NO₂^--N/NO_x^--N)可达97.2%,DPAO占聚磷菌(PAO)比为95.5%.污水中约72.96%的COD被DPAO合成PHA除磷,15.75%的COD由异养反硝化消耗,约41.96%和31.31%的N分别通过反硝化除磷和异养反硝化去除.剩余污泥主要由DPAO和反硝化菌增殖产生,分别占82.74%和17.24%,较传统脱氮除磷途径减少了58.76%的碳源消耗和44.6%的污泥排放.     

Anammox脱氮工艺应用限制因素的调控策略

相比传统脱氮工艺,厌氧氨氧化(Anammox)以其低耗、高效和环境友好备受青睐,具有广阔的发展前景。基质NO2--N难获取,厌氧氨氧化菌(AAOB)生长缓慢且对环境敏感使反应器难启动和不完全脱氮限制因素阻碍了Anammox的工程应用。针对Anammox脱氮应用的限制因素,分析了短程硝化(PN)和短程反硝化(PD)途径获取NO2--N的调控,解析了反应器快速启动的环境因素、常用的反应器和高活性污泥,并介绍了PN+Anammox,PN+Anammox+反硝化(SNAD)和PD+Anammox三种一体化Anammox工艺的调控策略。     

自养脱氮工艺有机物去除段与硝化段精确分离的实现与实时控制

为了实现城市污水处理过程中的节能降耗,提出了三段式城市污水自养脱氮工艺,阐述了除有机物SBR在整套工艺中的重要地位,探讨了不同曝气量与污泥浓度条件下,除有机物SBR中有机物的去除特征与规律。结果表明,在不同的曝气量及污泥浓度条件下,COD降解结束前NO₂^--N与NO₃^--N的浓度均低于0.1 mg·L^-1,反应器进入COD难降解阶段后,NO₂^--N与NO₃^--N的浓度快速提高,可以认为在除有机物SBR内有机物的去除和硝化过程是分步进行的,即先进行有机物的去除,而后进行硝化过程。DO曲线与pH曲线的突越点与除有机物过程的终点始终保持一致,可将其作为实时控制参数监测有机物的去除终点,对好氧曝气过程进行实时控制。     

污水处理厂尾水的电化学脱氮技术

污水处理厂尾水中因可生物降解的有机物含量较低,无法实现生物深度脱氮,外排仍含有较高浓度的总氮,若排入河流会引起富营养化,因此深入研究尾水的深度脱氮技术具有重要意义。采用催化电氧化技术,以污水处理厂尾水为研究对象,研究了在电流密度、水力停留时间(HRT)、进水pH值等因素的影响下,尾水中总氮的去除。结果表明,催化电氧化技术在电流密度为32.67 mA·cm^-2、进水pH值为6.25～7.02、HRT为30 min时,总氮(TN)从26.40 mg·L^-1降至11.91 mg·L^-1,NO₃^--N从18.03 mg·L^-1降至4.90 mg·L^-1,去除率分别可达到54.9%和72.8%;TN的脱除主要以硝氮(NO₃^--N)的去除为主。催化电氧化技术能高效去除污水厂尾水中的总氮,且具有运行稳定和抗冲击等优点。为污水处理厂尾水的电化学深度脱氮提供了理论基础。     

复合硫基质驱动自养反硝化脱氮除磷效能与微生物群落结构

针对单一硫基质驱动自养反硝化性能的缺陷,采用单质硫(S⁰)与天然铁硫矿石(FeS、Fe_1-xS、FeS₂)两种矿物作为生物填料,构建3组复合硫基质填充床反应器(B1、B2、B3),探究了启动与稳定运行期间反应器对市政尾水深度脱氮除磷的效果与微生物群落结构的特征。结果表明,3组反应器均表出现较高的脱氮性能,NO₃^--N去除率均随反应器水力停留时间(HRT)的延长而提高,当反应器HRT分别为1h (B1)、12h (B2)和9h(B3)时,均实现20mg/L NO₃^--N完全去除。PO₄^3--P与脱氮过程中产生的铁离子形成铁磷沉淀物而被去除,且PO₄^3-P的去除率与脱氮效果呈正相关。复合硫基质反应器的SO₄^2-/NO₃^-低于单一硫基质自养反硝化系统,硫酸盐产生量相应...