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.     

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。     

厌氧氨氧化滤池的深度脱氮性能与菌群结构分析

为了降低城市污水处理厂深度脱氮过程中有机碳源的消耗量,提出了短程反硝化/厌氧氨氧化双滤池系统,并通过试验考察了厌氧氨氧化滤池的脱氮性能及菌群结构。结果表明,厌氧氨氧化滤池在进水NH~+_4-N和NO~-_2-N平均浓度分别为9.9、9.1 mg/L条件下,出水NH~+_4-N和TN平均浓度分别为2.5、9.5 mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,对应的滤池HRT为15 min,容积氮去除速率为1.0 kg/(m~3·d)。滤池中的厌氧氨氧化菌属为CandidatusKuenenia和CandidatusBrocadia,相对丰度分别为4.33%和2.70%。与传统反硝化滤池相比,短程反硝化/厌氧氨氧化双滤池系统可节省有机碳源62%,同时可降低污泥产量,减少滤池反冲洗次数。     

低碳城市污水脱氮工艺中硝化颗粒污泥的培养

为了实现低碳城市污水高效深度脱氮，构建短程反硝化/厌氧氨氧化+硝化颗粒污泥脱氮工艺，研究硝化颗粒污泥的培养策略。结果表明，采用上向流污泥床（USB）反应器以序批式运行，并逐步缩短沉淀时间，成功培养出了硝化颗粒污泥，其中90.52%的污泥颗粒粒径>0.5 mm；颗粒污泥的沉降速度随着粒径的增大而增大，0.5～0.9 mm粒径的颗粒污泥平均沉降速度为15.66 m/h。颗粒污泥形成后，USB反应器的氨氮容积去除速率达到1.31 g/（L·d）。短程反硝化厌氧氨氧化+硝化颗粒污泥工艺的脱氮性能分析结果表明，该工艺脱氮效率高、有机碳源需求量低，适合处理低碳城市污水并实现深度脱氮。     

城镇污水处理厂碳中和路径及难点分析

传统的城镇污水处理厂在消耗大量电能的同时也消耗了大量的药剂,探求具有节能、降耗以及能源和物质资源回收等特点的碳中和路径迫在眉睫。梳理了污水处理领域的前沿技术且分析了其在碳中和方面所具有的优势,按照碳、氮、磷分段去除的方式对相关碳中和技术进行有机组合,最终得出了实现城镇污水处理厂碳中和的潜在路径。能源自给率最高的碳中和路径是首先采用主流厌氧消化技术将进水中的有机化学能回收利用,然后再进行短程硝化-厌氧氨氧化脱氮以及磷回收,污泥进行厌氧消化回收能量。实现城镇污水处理厂碳中和的主要难点包括提升进水有机物浓度、降低难降解有机物浓度、厌氧氨氧化技术以及厌氧消化技术的主流应用等。     

废水生物脱氮新工艺研究进展

对生物脱氮新工艺进行了较全面的综述,分析了影响NO2-N积累的主要因素为游离氨、pH值、温度、溶解氧、污泥龄和有害物质,主要介绍了短程硝化反硝化、厌氧氨氧化和CANON等生物脱氮新工艺的微生物学原理,研究应用现状、发展前景以及存在的问题。     

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。     

短程硝化/厌氧氨氧化一步法自养脱氮中试研究

一步法自养脱氮工艺在高氨氮废水处理中具有运行能耗低、不需外加碳源等优点。利用总容积为50 m3的SBR反应器处理高氨氮废水,成功实现了短程硝化/厌氧氨氧化一步法自养脱氮。反应器对不同氨氮浓度(350~4 300 mg/L)的废水均表现出良好的处理效果,对氨氮与总氮的平均去除率分别达到95%和90%以上。同时,还研究了反应器运行的主要影响因素、污泥粒径分布及微生物群落结构。结果表明,系统内形成了红色的厌氧氨氧化颗粒,且颗粒的比例随运行逐渐增加;而维持合理的溶解氧和氨氮浓度是实现高负荷脱氮的关键因素。     

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。     

全程氨氧化菌（Comammox）在污水生物脱氮中的应用进展

探索高效污水生物脱氮技术一直是污水处理领域的热点问题，而对具有将氨氮直接氧化为硝酸盐氮能力的全程氨氧化菌（Complete ammonia oxidizers, Comammox）的发现重新定义了人们对氮循环的认识。如何将全程氨氧化应用于污水处理厂的生物脱氮可能是未来研究需要重点解决的问题。为此，系统地阐述了Comammox菌的微生物学分类、生化特性和代谢机制，分析了Comammox菌与其他脱氮功能微生物的相互作用，总结了Comammox的影响因素。最后提出了基于Comammox-厌氧氨氧化协同实现城市污水主流脱氮的初步设想，并对Comammox的未来研究方向进行了展望。     

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。     

城市污水常低温短程深度脱氮及过程控制

污水的脱氮问题成为当今污水处理厂亟待解决的主要难题,为进一步节省能源和碳源,对于低C/N的城市污水处理,在常温下实现短程生物脱氮具有重要意义。为此,本文探讨在常温下处理C/N平均为2.16的生活污水为主的实际城市污水时短程硝化的实现和稳定问题。     

新型控制模式下短程硝化/厌氧氨氧化法处理污泥水

针对现有短程硝化/厌氧氨氧化组合工艺在实际运行过程中存在的控制模式固定等问题,提出了DO、pH值和氨氮联合控制的新型控制模式.采用短程硝化/厌氧氨氧化一体式SBR工艺处理污泥水,通过在线电极实时监测和PLC系统控制,初期以间歇曝气方式运行可实现SBR的快速启动,后期采用连续曝气方式,脱氮速率迅速提升.经过79 d的连续运行,平均脱氮速率可达0.60 kgN/(m3·d),对TN的去除率最高为95.1％.     

短程反硝化生物过程及工艺研究进展

短程反硝化是基于全程反硝化发展而来的新型脱氮工艺,通常指在微生物作用下仅将硝酸盐还原成亚硝酸盐的生物过程,可为厌氧氨氧化技术提供稳定的亚硝酸盐作为反应基质,实现废水高效低耗脱氮,具有较大发展潜力。聚焦于短程反硝化生物过程及工艺,就其生物过程特性、亚硝酸盐积累机制、功能微生物、耦合工艺、反应装置及关键参数等进行系统综述,并简要探讨了短程反硝化存在的问题及未来发展方向,以期为该工艺的发展和应用提供理论和技术支撑。     

基于Anammox的新型A~2O工艺及优势分析

目前,大多数城市污水处理厂仍采用传统的活性污泥法工艺进行城市污水处理,该工艺需要使用大量的化学药剂来提高污水处理中的脱氮效果,导致污水处理效率降低、能耗增加。为了解决该问题,基于Anammox技术对传统的活性污泥法工艺进行了改良,在工艺流程中使用厌氧池、好氧池和厌氧氨氧化池替代曝气池,使用亚硝酸处置工艺完成污水脱氮,分析表明,新型的活性污泥法工艺能够有效提高污水处理的脱氮性能,降低能耗。     

双泥SBR系统的短程硝化反硝化和反硝化除磷研究

针对我国中小城镇污水低C/N值的水质特点,考察了双泥法SBR工艺的脱氮除磷效果。结果表明:硝化反应器采用生物膜SBR并控制溶解氧为1.0mg/L进行连续曝气,可以实现短程硝化反硝化;在厌氧/缺氧反应器中,聚磷菌能同时利用硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体进行反硝化除磷,从而降低了对有机碳源和溶解氧的需求以及能耗。小试系统对模拟城镇污水中COD、TN、TP的平均去除率分别为94.9%、81.2%、89.5%,出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准。     

低DO下的短程硝化及同步硝化反硝化

研究了低溶解氧下序批式反应器(SBR)的短程硝化特征和控制条件以及碳源浓度、投加方式对同步脱氮效率的影响。试验结果表明，保持高、低溶解氧交替的环境是实现短程硝化的关键；当进水NH4^ -N为300mg／L、COD为400～600mg／L时，采用半连续碳源投加方式可保证总同步脱氮效率达到80％。     

厌氧氨氧化与反硝化耦合的研究

厌氧氨氧化反应在氮循环中起着非常重要的作用,对处理含高氨氮废水具有重大的潜在实际应用价值。高浓度有机碳源对厌氧氨氧化反应具有明显的抑制作用。如何在有机碳源存在的条件下实现厌氧氨氧化与反硝化的耦合,是实现厌氧氨氧化工程应用面临的巨大挑战。本文综述了有关厌氧氨氧化与反硝化耦合机理及环境影响因素研究进展,并对研究前景进行展望。     

活性污泥快速实现短程硝化及稳定高效运行

为了实现快速有效的短程硝化控制和高硝化速率,采用A2O工艺的活性污泥,利用CSTR反应器,分别控制游离氨和溶解氧浓度,对硝化活性污泥快速实现短程硝化及稳定高效运行进行研究。在低游离氨浓度控制体系中,对硝态氮的产生不具有很好的控制作用,短程硝化难以启动;在高游离氨浓度控制体系中,实现了5 d快速启动短程硝化,亚硝态氮积累率稳定在90%以上;提高短程硝化过程的溶解氧浓度,硝化性能从26 mg/(L·h)增长到54 mg/(L·h),亚硝态氮积累率仍稳定维持在90%以上,达到高效稳定运行的目的;另外,从AOB生长动力学分析可知,提高游离氨浓度对提高AOB生长速率具有非常重要的意义。因此,通过控制高游离氨浓度、提高溶解氧可以快速实现短程硝化并稳定高效运行。     

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。