ANAMMOX与反硝化耦合脱氮反应研究进展

厌氧氨氧化具有无需添加碳源无需曝气等低运行费用优点,是最简捷、经济的生物脱氮途径。研究表明,反应器中可能同时存在厌氧氨氧化与反硝化两种主要脱氮过程。本文主要对ANAMMOX与反硝化耦合脱氮反应的理论研究进行了阐述,并指出了今后研究建议。     

投加有机物提高ANAMMOX反应器脱氮效果的研究

往一套UASB生物膜厌氧氨氧化反应器中加入葡萄糖促使反应器内反硝化菌增殖,然后迫使增殖的反硝化菌进行厌氧氨氧化反应以提高反应器的脱氮效果。结果显示:在反应器进水中加入葡萄糖后,系统对亚硝酸盐氮的去除率迅速提高到90%,但对氨氮的去除率变化不大,显示出反应器内同时发生了反硝化反应和厌氧氨氧化反应;当进水中停止投加葡萄糖后,仅运行10d,系统对氨氮、亚硝酸盐氮和总氮的去除率就分别达到了90%、98%和91%,一个月后对总氮的去除率达到99%。可见,在特定环境下可迫使反硝化菌进行厌氧氨氧化反应。     

生物脱氮反应器同步硝化反硝化研究

以生活污水为处理对象,对一体式悬浮载体膨胀床(ISCEB)生物脱氮反应器同步硝化反硝化现象进行了研究,并研究了DO、C/N比及进水有机负荷等因素对同步硝化反硝化的影响。     

反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥脱氮效能

采用改进的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,在温度为30℃条件下,逐渐缩短HRT(水力停留时间)由9.6 d到0.9 d,经过160 d运行,成功培养出反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥,采用荧光原位杂交(FISH)分析、16S rRNA分析等方法研究颗粒结构和微生物组成特征。结果表明:耦合颗粒污泥的氨氮和亚硝酸盐的脱除速率分别为588.9和523 mg·L~(-1)·d~(-1),反硝化厌氧甲烷氧化活性达95.2 mg·L~(-1)·d~(-1),出水硝酸盐质量浓度小于40 mg·L~(-1),总氮去除率达92.5%;耦合颗粒污泥平均粒径为0.76 mm,与接种厌氧氨氧化颗粒污泥相比增加了1.46倍;反硝化厌氧甲烷氧化微生物主要位于耦合颗粒污泥外层,厌氧氨氧化菌位于耦合颗粒污泥内部;主要的厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia,主要的反硝化厌氧甲烷氧化细菌为Candidatus Methylomirabilis,反硝化厌氧甲烷氧化古菌为Candidatus Methanoperedens。     

高流速启动ANAMMOX-UASB反应器及其脱氮特性

采用人工配水,通过接种硝化污泥和少量的ANAMMOX污泥来启动ANAMMOXUASB反应器。研究了高流速下ANAMMOX-UASB反应器的快速启动效果、脱氮特性及其运行参数。控制p H值在7.0~7.6之间、温度为(30±1)℃,仅用时47 d就启动了反应器,运行到第123天时,反应器的TN容积负荷和去除负荷分别达到了4.29和3.72 kg/(m3·d),对总氮、氨氮和亚硝态氮的去除率分别为86.8%、94.3%和97%。p H值、电导率等均可以反映反应器的运行情况。SEM显示颗粒污泥结构疏松,布满了丝状菌,椭球菌分布在表面。     

生物脱氮新技术

结合生物脱氮机理,介绍了同步硝化反硝化、短程硝化反硝化及厌氧氨氧化等新的生物脱氮技术的机理、影响因素、代表工艺及其技术特点,指出这些技术都具有经济、高效、低耗的优势,符合可持续发展要求,应在此基础上进一步开发适合中国国情的生物脱氮工艺。     

BIOFOR生物滤池的反硝化/厌氧氨氧化协同脱氮研究

结合大连马栏河污水处理厂二期工程,介绍了水解酸化/前置反硝化BIOFOR生物滤池组合新工艺,重点研究了反硝化生物滤池对氮的去除效果.研究发现:在反硝化生物滤池中,除了反硝化反应外,还发生了厌氧氨氧化反应,其对氨氮和硝态氮的去除量分别为2.78、1.93 mg/L.     

短程硝化-反硝化生物脱氮

短程硝化－反硝化生物脱氮法是将硝化控制在形成亚硝酸阶段,阻止亚硝酸的进一步硝化,然后直接进行反硝化。这一方法可以克服传统生物脱氮法存在的问题,其关键是在硝化阶段维持ＨＮＯ２长久稳定地积累。本文结合国内外研究,对形成ＨＮＯ２积累的条件和影响因素进行了分析,探讨了实现短程硝化的途径。     

亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮研究

以高氨氮模拟废水为研究对象，对影响亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效果的几个因素（DO、pH、碱度、有机物浓度、NU4^＋-N／NO2^-—N值）进行了考察，以期获得组合工艺的最佳运行方式。研究结果表明，在亚硝化温度为23～26℃，HRT=1d，进水NH4^＋-N、TN浓度分别为350、420mg／L，ANH4^＋-N／ANO2^--N值为0.8～1.33的条件下，组合工艺对NH4^＋-N、TN的最高去除率分别为99．9％、90．8％，平均去除率分别为96％、76．1％。组合工艺的脱氮效率严重受限于亚硝化系统出水的NH4^＋-N／NO2^--N值及其稳定性。     

反硝化脱氮碳源研究现状

针对目前我国污水处理厂存在的脱氮碳源不足的问题,提出了以纤维素为主的固体碳源、污泥水解产生的挥发性脂肪酸以及有机工业废水等新型碳源,并探讨了这几种新型碳源的研究现状,为提高脱氮效率提供了依据。     

应用SBR实现有机废水厌氧氨氧化生物脱氮的研究

采用SBR反应器,以硝化污泥和厌氧氨氧化(ANAMMOX)颗粒污泥的混合污泥为接种污泥,以有机模拟废水为研究对象,进行了厌氧氨氧化生物脱氮工艺研究。结果表明,在控制温度为25℃,水力停留时间为12 d,pH值为7.2～8.5,进水NH4+-N为220 mg/L左右、NO2--N为138 mg/L左右、COD为294 mg/L的条件下成功启动了SBR反应器。在高氨氮、低有机物浓度的条件下,ANAMMOX菌和异养反硝化菌能够实现共存,且ANAMMOX菌仍能成为优势菌属,AN-AMMOX反应是反应器中的主导反应。镜检发现,优势菌尺寸约为1μm,呈圆形或椭圆形,成簇聚生,表面可观察到明显的漏斗状缺口,具有典型的厌氧氨氧化菌特征。污泥中形成了以厌氧氨氧化球状菌为主、其他杆状菌和丝状菌共存的微生物混培体。     

短程反硝化工艺的研究进展与展望

厌氧氨氧化技术利用NO₂^--N氧化NH₄⁺-N,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。短程硝化是获取NO₂^--N的重要途径之一,但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积累。短程反硝化工艺将反硝化过程控制在硝酸盐还原的第一步来积累NO₂^--N,可实现从反硝化途径获得NO₂^--N为厌氧氨氧化反应提供底物,去除污水中的氮素污染物。简要介绍了短程反硝化工艺的发展背景、研究进展、启动及控制策略等,并对短程反硝化过程亚硝酸盐积累机制及其与厌氧氨氧化工艺耦合方式进行了总结,最后对其未来的研究方向进行了展望。     

A~2/O系统中强化ANAMMOX反应的可行性研究

通过采用限制DO的运行方式,在A2/O系统中富集NO2--N,从而强化厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应,提高系统的脱氮性能.结果表明,当好氧池中的DO为0.5～1.0 mg/L时,可使NO2--N的浓度提高约500%,形成有效积累,从而在缺氧池中强化ANAMMOX反应;强化AN-AMMOX反应后的缺氧池对NH4-N和TN的去除率分别提高了15%和9%,系统对TN的去除率提高了约7%;通过SPSS13.0软件分析可知,强化ANAMMOX反应的A2/O系统脱氮效果显著;但采用限制DO的运行方式对A2/O系统去除COD和TP有一定影响,其中对COD的去除率下降了5%,对TP的去除率下降了1.4%.     

亚硝化/厌氧氨氧化一体化反应器的启动特性分析

以经常规处理后的养猪场废水成功启动自行设计的亚硝化/厌氧氨氧化一体化反应器,着重分析了一体化反应器供氧段和非供氧段的启动特性及处理效果.在启动期间,供氧段对COD、NH4+-N的最大去除率分别达72.24%、71.62%,通过调节曝气量控制系统内的DO浓度实现了稳定的亚硝态氮积累,且出水pH和NO2--N/NH4+-N值满足非供氧段进行厌氧氨氧化的要求;非供氧段可能同时存在反硝化和厌氧氨氧化过程,对NH4+-N、N2--N的最大去除率分别达55.10%、63.74%,脱氮效果明显;第115天,养猪场废水经一体化反应器处理后,对COD、NH4+-N、TN的去除率分别为73.07%、85.00%、67.23%,达到了深度处理的目的.     

硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的研究

研究了以自养型硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的可行性。试验结果表明,采用先培养自养型硝化生物膜再启动厌氧氨氧化反应器的方法,可在110d内成功启动厌氧氨氧化反应器,200d时反应器对NH4^＋-N和NO2^--N的去除负荷分别达到0．526kg／（m^3·d）和0．536kg／（m^3·d）。启动初期的出水pH值低于进水pH值,到后期则出水pH值高于进水pH值。第110—200天时去除的NH4^＋-N和NO2^--N的量与NO3^--N的生成量之比为1：1．1：0．33;稳态运行时反应器内呈碱性。因此,NH4^＋-N去除量、NO2^--N去除量和NO3^--N生成量之间的比值以及反应器内pH值的变化可以指示厌氧氨氧化反应器的启动进程。     

厌氧氨氧化技术应用的挑战与对策

厌氧氨氧化可在缺氧条件下实现氨氮的高效去除,现已成功应用于高氨氮实际废水的处理,其容积氮去除速率高达9.5kgN/(m3·d)。但由于厌氧氨氧化菌生长缓慢,细胞产率低,厌氧氨氧化工艺的启动与运行较为困难,限制了其在全球的推广应用。目前,我国对该技术的研究主要处于实验室小试阶段,缺少中试及以上规模厌氧氨氧化工程的实际应用。以厌氧氨氧化工艺的工程化为目标,探讨了其在菌种、工艺及装置等方面存在的问题,提出了相应的控制对策,并在此基础上提出了厌氧氨氧化工艺工程应用的模式和产业化措施。     

DO浓度对SUFR系统同步硝化反硝化的影响

采用螺旋升流式反应器（SUFR）处理生活污水，考察了好氧反应池中DO浓度对其同步硝化反硝化的影响。结果表明，在好氧反应池上部溶解氧浓度为3．0～3．5mg／L时，发生了明显的同步硝化反硝化现象，其对TN的去除量占SUFR系统对TN去除总量的16％左右；好氧反应池中的同步硝化反硝化反应只发生在池的下部，其中、上部只进行了好氧硝化反应；SUFR系统中好氧反应池上部的最佳溶解氧浓度范围为3．0～3．5mg／L，此时系统的硝化和反硝化效果最佳，好氧反应池中的脱氮效果也较好，系统对TN的去除率〉84％。     

地表水处理中的好氧反硝化

对地表水处理中的好氧反硝化进行了探索性研究，在水力负荷较高的情况下取得了良好的效果（对氮的去除率为20％－30％），还根据试验结果对好氧反应化的机理作了补充和修正。