厌氧氨氧化工艺的机理及研究进展

近年来我国经济发展迅速,与此同时经济带来的弊端就是对环境的污染。氮素过高是水体富营养化的主要原因,虽然氮是生物的必须元素,但含量过高就会污染水体,使水体富营养化,对人们的生产生活造成不便。厌氧氨氧化工艺作为新型脱氮工艺近年来发展迅速,在现阶段属于新型污水处理技术的研究热点,其作用对污水脱氮技术的革新有着重大意义。厌氧氨氧化工艺具有传统脱氮工艺不具备的优势,节能、绿色、高效,目前在国内外应用广泛。但是厌氧氨氧化工艺存在着许多问题,世代周期长,反应速度慢,菌种较为敏感,反应条件较为苛刻。综述了厌氧氨氧化的机理,菌种的分类,以及厌氧氨氧化的基本生理参数和影响因素,最后总结了国内外厌氧氨氧化工程实例应用的现状。     

纳米材料对厌氧氨氧化工艺的影响研究进展

厌氧氨氧化（Anammox）作为一种新型的自养脱氮工艺,由于其不需要外加碳源、污泥产量少、运行费用低等一系列优势,被认为是一种高效、经济的污水生物脱氮工艺。而纳米材料（nanomaterials,NMs）作为21世纪最有前途的材料,其广泛应用不可避免地会使纳米颗粒释放到水体中,从而对厌氧氨氧化污水脱氮处理产生影响。选取了污水中含有的若干典型纳米材料,结合现有文献,从长短期影响、毒性机理、微生物的抗毒机制等角度综述纳米材料对厌氧氨氧化过程的影响,旨在全面分析不同类型的纳米材料对厌氧氨氧化过程的作用机制,为提升厌氧氨氧化脱氮效率提供参考依据。     

厌氧氨氧化在废水处理中的研究及应用进展

针对传统脱氮技术的高能耗、低效率,厌氧氨氧化技术凭借其高效率、低能耗应运而生,成为未来废水生物脱氮处理行业里的新星。较为全面地介绍了厌氧氨氧化菌菌种,详细阐述了生物菌群的生态分布、多样性以及这两者与环境因素(温度、盐度、基质浓度等)的关系,同时对厌氧氨氧化脱氮效率的影响因素及受业界认可的工程应用等进行了分析说明。最后,对我国如何实现传统工艺向新兴高效工艺的实践应用转型提出一些建议思考。     

镉离子对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

采用批次试验,研究镉离子对厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应的短期影响。结果表明,镉离子浓度2 mg/L时,对厌氧氨氧化的脱氮性能影响较低;超过2 mg/L时,镉离子浓度的增加对厌氧氨氧化脱氮性能的抑制作用逐渐增大。采用模拟废水,以上流式厌氧污泥床(UASB)反应器实现厌氧氨氧化,研究镉离子对厌氧氨氧化反应器脱氮性能的长期影响。近150 d的连续培养发现,当镉离子浓度5 mg/L时,其厌氧氨氧化脱氮性能不受影响;当镉离子浓度≥10 mg/L时,厌氧氨氧化脱氮性能显著降低;经过约25 d的恢复培养,厌氧氨氧化脱氮性能得到恢复。     

新型生物脱氮工艺--OLAND工艺

OLAND工艺是基于亚硝酸型硝化-厌氧氨氧化脱氮技术而开发的生物脱氮新工艺.该工艺首先采用限制溶解氧浓度实现氨氮的部分亚硝化并实现亚硝酸盐氮的浓度积累,接着进行厌氧氨氧化反应,从而达到去除含氮污染物的目的.与传统生物脱氮工艺相比,该工艺具有耗氧量少、污泥产量少、不需外加碳源等优点.     

铁氨氧化污水生物脱氮技术的研究进展

近年来新发现的铁氨氧化过程(Feammox)能够在厌氧条件下以三价铁离子[Fe(Ⅲ)]为电子受体将铵根离子(NH4+)直接氧化为氮气(N2)、硝酸根(NO3-)或亚硝酸根(NO2-),能够耦合厌氧氨氧化过程、反硝化过程或铁盐反硝化(NDFO)过程完成污水生物脱氮。铁氨氧化相比传统硝化反硝化过程具有诸多优点,如不需要有机碳源、无需曝气、对重金属有更高的耐受力等。对铁氨氧化的发现过程、反应机制、菌种分布及其在污水生物脱氮领域的应用进行了综述,并在对铁氨氧化脱氮研究现状进行深入分析的基础上,指出了铁氨氧化工艺面临的挑战和可能的研究方向。     

城市污水双泥龄复合脱氮工艺的脱氮机理分析

基于部分厌氧氨氧化的双泥龄复合脱氮工艺能实现自养脱氮和异养脱氮的耦合，在城市污水低成本高效脱氮方面表现出良好的应用潜力。为进一步探究该工艺的脱氮机理，对运行2年的中试反应器开展了脱氮途径解析与优化、主要脱氮功能菌活性测定以及微生物群落结构分析。结果表明，间歇曝气可以促进短程硝化和厌氧氨氧化过程的耦合，当曝气量为20 mL/min[DO为（0.18±0.03） mg/L]时，脱氮效率最高；厌氧氨氧化菌（AnAOB）主要分布在生物膜上，活性为44.60mg/（gVSS·d），检测到的AnAOB为Candidatus Brocadia，相对丰度为0.28%；氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）主要分布在悬浮污泥中，活性分别为61.53、86.95 mg/（gVSS·d），检测到的AOB和NOB分别为Nitrosomonas和Nitrospira，相对丰度分别为0.10%、2.10%。     

纳米颗粒对厌氧氨氧化污泥毒性效应与作用机制研究进展

纳米颗粒(NPs)因其独特的物理化学特性被广泛应用于各种工业产品,但在生产、运输、消费和处置过程中不可避免地被排放到废水处理厂.厌氧氨氧化工艺是一种高效、经济的新型生物脱氮工艺,应用广泛,有必要评估NPs对厌氧氨氧化工艺中功能菌的影响.介绍了纳米颗粒的作用机制,及其对厌氧氨氧化细菌的毒性效应等方面的研究进展,并对未来的...     

厌氧氨氧化技术应用于市政污水处理的前景分析

厌氧氨氧化是一种新型脱氮技术,具有几乎不消耗有机碳源的突出优点,采用常规脱氮技术处理市政污水时,往往面临碳源不足的问题,若将厌氧氨氧化技术应用到市政污水领域,将使得市政污水处理产生革命性的变化。以市政污水为对象,分别从厌氧氨氧化和短程硝化两方面探讨分析了应用厌氧氨氧化技术的可行性。经过分析表明,厌氧氨氧化技术应用于市政污水处理的瓶颈在于如何实现短程硝化,而市政污水进行短程硝化的手段必须结合溶解氧控制,且采用一体式反应器的CANON工艺更有利于短程硝化的实现,但是理论分析表明,通过碱度控制无法实现短程硝化;在解决短程硝化的基础上,厌氧氨氧化技术应用于市政污水基本上不存在障碍,有机物、亚硝酸盐、溶解氧等对于ANAMMOX菌的抑制作用都可找到相应的解决方法。     

厌氧氨氧化与反硝化耦合反应的研究

厌氧氨氧化的发现很大程度上提高了人们对氮循环的理解,厌氧氨氧化为高氨氮废水的去除带来很大希望。然而,有机碳源的存在会对该过程产生不利影响。在实际废水中,会不可避免地存在有机碳及氮。厌氧氨氧化与反硝化耦合反应可实现在单一系统中同时脱氮除碳。由于该工艺为生物脱氮过程,温度是影响微生物的主要因素,所以温度及有机物都会对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应产生重要影响。本文综述了有机物及温度对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应的影响,提出了当前研究存在的问题,展望了未来研究的重点。     

重金属离子及部分非金属离子对厌氧氨氧化工艺脱氮性能的影响

厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺因其能耗低且无需外加有机碳源等特点在废水生物脱氮领域具有广阔的应用前景.但该工艺对环境条件十分敏感,尤其对重金属.废水中存在的重金属对Anammox菌产生抑制制约了该工艺的推广应用.文章对目前所报道的重金属离子对厌氧氨氧化菌产生抑制甚至毒害作用的情况进行了总结,比较了各金属离子对Anammox菌脱氮效能的影响及活性恢复效果.     

自养脱氮ANITA~(TM) Mox MBBR与IFAS运行启动经验

自养脱氮工艺ANITA~(TM) Mox MBBR利用移动填料的生物膜发生短程硝化和厌氧氨氧化反应进行脱氮。通过工程实例运行数据发现,ANITA~(TM) Mox MBBR工艺脱氮负荷为1.2 kg N/(m3·d),其脱氮负荷与生物膜内基质的传输有关,如生物膜密度、厚度、温度、基质浓度。为改善基质传输速率,提高脱氮的效率,威立雅研发了由悬浮活性污泥和固定生物膜相结合的ANITATM Mox IFAS工艺,其将短程硝化和厌氧氨氧化反应从同一生物膜中分离,大部分氨氧化菌(AOB)集中在活性污泥中,提高了溶解氧的利用率;而厌氧氨氧化菌An AOB集中在填料生物膜上,改善了基质的传递速率。ANITA~(TM) Mox IFAS工艺运行时所需溶解氧浓度低,仅为0.2~0.5 mg/L。但实际运行数据(50 m~3ANITA~(TM) Mox IFAS反应器)显示,其脱氮负荷是ANITA~(TM) Mox MBBR工艺的2~3倍。     

不同生物脱氮路径下氧气、碳源等需求理论分析

生物脱氮是一种节约资源能源、环保安全的脱氮途径,但其反应复杂、路径众多,在不同的条件下找到合适的途径进行高效生物脱氮就成了必须要解决的问题。借助生物脱氮方程式进行理论分析,全面介绍了全程硝化+全程反硝化、短程硝化+短程反硝化、短程硝化+厌氧氨氧化和全程硝化+部分反硝化+厌氧氨氧化等四种常用的生物脱氮路径的特点,并计算了不同脱氮路径中理论的氧气、碳源、碱度的消耗量和活性污泥的产生量。研究分析发现,以CANON工艺为代表的短程硝化+厌氧氨氧化路径相比全程硝化+全程反硝化路径,可节约56%的氧气、100%的BOD_5、44%的碱度,少产生81%的污泥;全程硝化+部分反硝化+厌氧氨氧化路径相比全程硝化+全程反硝化路径,可节约42%的氧气、77%的BOD_5,少产生63%的污泥。     

浅析脱氮新工艺

厌氧氨氧化(Anammox)作为一种新型的生物脱氮技术,具有良好的发展前景。虽然厌氧氨氧化具有很多优势,但是厌氧氨氧化菌培养困难,而且厌氧氨氧化菌增长速率低、易受环境影响。因此探讨对厌氧氨氧化的影响因素具有实际意义。本文介绍了不同因素对厌氧氨氧化的影响作用。     

厌氧氨氧化与反硝化耦合启动影响因素

为避免实际废水中一定浓度的有机物对厌氧氨氧化的脱氮产生不利影响,向2组启动成功的厌氧氨氧化装置之一R2中投加有机COD(C/N=0. 6)与反硝化耦合协同脱氮,并以硝酸盐为电子受体,R1中不加有机物作为对比,定期测定脱氮效果与有机碳源消耗。结果表明:R1中厌氧氨氧化菌自身可利用少量硝酸盐进行厌氧氨氧化反应,氨氮、硝态氮去除率分别为26. 7%和30. 5%; R2装置中两种菌种协同脱氮,氨氮、硝态氮去除率分别提高至36. 4%和48. 6%,出水亚硝态氮稳定在4 mg/L以下,碳源利用率在90%以上,但2组装置对磷的利用几乎为零。适当投加有机物可促使厌氧氨氧化与反硝化耦合协同脱氮,为含碳和硝酸盐废水的脱氮除碳提供了参考。     

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。     

C/N值及碳源对CANON工艺污泥脱氮性能的影响

为提高对高氨氮污水的脱氮效果,通过批次试验研究了COD/NH_4~+-N值(C/N值)和碳源种类对CANON工艺中污泥厌氧氨氧化耦合脱氮性能的影响。试验结果表明,以乙酸钠为碳源,当C/N值为1、2、3、4和5时,厌氧氨氧化对NO2--N的去除量占NO_2~--N总去除量的百分比分别为69. 7%、62. 7%、55. 4%、49. 7%和34. 7%,当C/N值为1、2、3时,CANON工艺中污泥可实现良好的耦合脱氮,但C/N值较高时对污泥的脱氮效果产生了一定的抑制作用;控制C/N值为5,分别以蔗糖、淀粉、葡萄糖和乙酸钠为碳源,考察了不同碳源种类下厌氧氨氧化对NO_2~--N去除量占NO_2~--N总去除量的比例,当以蔗糖为碳源时,厌氧氨氧化对NO_2~--N的去除量占NO_2~--N总去除量的百分比为66. 9%,可见CANON工艺中污泥可以实现良好的耦合脱氮。     

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。     

高负荷厌氧氨氧化的稳定性试验研究

为探讨高负荷条件下复合式UASB反应器中厌氧氨氧化反应的脱氮性能和稳定性,在已经成功启动并稳定运行的厌氧氨氧化反应器中,通过提高进水总氮浓度和缩短水力停留时间两种方式提高总氮负荷,考察脱氮效果。结果表明,通过逐步提高进水总氮浓度和缩短HRT可以提高厌氧氨氧化反应的总氮负荷,并获得理想的脱氮效果和运行稳定性,但过高的亚硝态氮浓度会对反应产生一定的抑制作用。     

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。