一段式厌氧氨氧化工艺亚硝酸盐氧化菌抑制方法研究进展

近年来,厌氧氨氧化工艺(anaerobic ammonium oxidation,Anammox)作为一种新型的脱氮技术,由于其耗能少、效率高而被应用于高氨氮废水的处理中。然而,实际运行的厌氧氨氧化工程中有时会出现亚硝酸盐氧化菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)大量繁殖的情况,导致硝酸盐积累,脱氮效率下降。在一段式Anammox反应器中,通过控制某些影响因素,如调节体系中的溶解氧,控制游离氨和游离亚硝酸的浓度,调控碳源浓度以及外加中间产物(N2H4、NO和NH2OH)等方式,能够在维持Anammox工艺脱氮效率的同时有效抑制NOB。除了系统地综述一段式Anammox工艺中NOB抑制手段以外,将进一步讨论实际Anammox工程应用中抑制NOB大量繁殖行之有效的手段。     

两级厌氧氨氧化工艺对厨余废水的脱氮性能研究

厨余废水具有氨氮浓度高的特点,常用的两级硝化反硝化脱氮工艺停留时间长、占地面积大,难以广泛应用。厌氧氨氧化（Anammox）作为一种节能高效的脱氮方式,可大幅缩短水力停留时间、减少占地。本研究提出采用Anammox处理厨余废水厌氧出水,探究两级Anammox工艺处理厨余废水厌氧出水并实现高效脱氮的可行性和稳定性。结果表明,两级Anammox工艺处理厨余废水厌氧出水实现了最高的总氮去除率（90.1%）,总氮去除效率达到2 050 mg/（L·d）以上。两级Anammox工艺对总氮的去除是通过Anammox和反硝化耦合作用实现的,其中Anammox贡献了87.7%,反硝化贡献了2.4%。微生物群落分析结果表明,Anammox反应器中主要的厌氧氨氧化菌为Candaditue kuenenia,两级Anammox反应器相对于一级反应器具有较高的适应性,可保持较高的Candaditue kuenenia相对丰度,有助于实现高效稳定脱氮。该研究结果为厨余废水处理提供了高效省地的新工艺。     

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%。     

厌氧氨氧化应用于城市主流污水处理工艺的研究进展

厌氧氨氧化(Anammox)技术作为近年来新兴的自养脱氮工艺,具有无需外加碳源、低污泥产量、低能耗等优势.文中总结了厌氧氨氧化应用于主流污水处理工艺时面临的困难挑战,分析了厌氧氨氧化处理污水的最新研究进展,阐述了厌氧氨氧化菌(AnAOB)的截留、硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制、有机物的不利影响等问题的具体解决方案.在节能...     

氧化还原介体介导厌氧氨氧化生物脱氮的研究进展

厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation,Anammox）工艺被认为是一种高效经济且环境友好的生物脱氮技术，是传统生物脱氮工艺的理想替代。然而，该工艺的核心微生物——厌氧氨氧化菌（AnAOB）生长速度缓慢，导致反应器启动时间长，限制了该工艺的实际应用与推广。因此，如何提高AnAOB活性，进一步缩短反应器启动时间成为亟待解决的问题。氧化还原介体（redox mediator,RMs）作为电子载体，通过加速电子传递过程，可增强AnAOB脱氮酶活性和代谢性能，从而提高整体脱氮效果。本文围绕RMs在强化Anammox性能中的作用进行讨论，介绍了RMs的特性、种类及其基本原理，从Anammox性能、胞外聚合物产量、脱氮酶活性及功能菌丰度等方面综述了RMs对Anammox过程的影响，并对其潜在的机理进行了分析和总结，以期为今后的实际应用提供理论依据和参考价值。     

有机物作用的厌氧氨氧化菌代谢特性研究进展

厌氧氨氧化（Anammox）工艺是近年来废水生物脱氮领域的新技术,非常适合于处理含有机物的废水。本文介绍了厌氧氨氧化工艺的特点,详细介绍了有机物对厌氧氨氧化菌的抑制和促进机制。有机物对厌氧氨氧化菌的抑制主要来自两个方面：一是有机物促进异养菌反硝化菌的大量繁殖形成基质竞争抑制;二是废水中的醇类、抗生素等有毒有害有机物会对厌氧氨氧化菌产生毒性抑制。有机物对厌氧氨氧化菌代谢的促进作用也有两种：一是特定的有机物可作为能源被厌氧氨氧化菌利用,促进厌氧氨氧化菌的代谢;二是通过控制废水处理系统中的碳氮比,使厌氧氨氧化菌和反硝化菌在废水处理系统中协同互生。最后指出开发有毒有机废水预处理、驯化厌氧氨氧化污泥、菌种流加等是解决问题的途径。     

厌氧氨氧化工艺脱氮机理和抑制因素的研究进展

随着生物脱氮理论的突破,新型生物脱氮技术不断涌现。厌氧氨氧化(Anammox)工艺是近年来开发的新型生物脱氮技术的典型代表。本文探讨了Anammox的脱氮机理,分析了Anammox工艺的抑制问题,并提出了缓解抑制的调控策略。     

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。     

基于厌氧氨氧化的工艺处理垃圾渗滤液的研究进展

垃圾渗滤液有氨氮高、有机物浓度高和碳氮比低的特点,使用传统生物处理工艺处理很难达到日益严格的排放标准。厌氧氨氧化(Anammox)是一种新型生物脱氮技术,具有脱氮能力强、能耗低等优点,是一种合适的处理垃圾渗滤液的工艺。本文从工艺类型、抑制因素和微生物学等三方面,对基于厌氧氨氧化的工艺处理垃圾渗滤液的国内外研究进行综述,旨在对厌氧氨氧化工艺处理垃圾渗滤液的工程应用提供参考。     

基于厌氧氨氧化技术处理市政污水的研究进展

市政污水具有氨氮浓度低、有机碳源含量低、微生物数量大等特点,而传统的生物脱氮工艺很难在低碳源情况下高效脱氮。厌氧氨氧化(Anammox)工艺具有无需外加有机碳源、氨氮降解途径短、节省基建费用、氨氮去除率高等优点,成为新一轮市政污水处理工艺革新的焦点。对国内外利用Anammox处理市政污水最新研究进展进行了系统总结,以期为Anammox实际工程应用提供参考。     

缺氧FNA对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的选择性抑菌效应

为了研究缺氧条件下游离亚硝酸（FNA）对氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）的选择性抑菌效应,通过批次试验考察活性污泥经缺氧FNA（0.27 mg HNO₂^--N·L^-1）处理6 h后,其氨氧化速率与亚硝酸盐氧化速率的变化及AOB和NOB活性恢复情况。结果表明：经缺氧FNA处理的活性污泥,NOB活性下降83.57%,而AOB的活性仅下降22.34%。此污泥在正常条件下运行34个周期后,NOB的活性仍未得到恢复,且硝化过程中亚硝酸盐积累率逐渐增加,最后稳定在90%以上。典型周期内氮化合物浓度变化研究表明,即使在过曝气2 h的条件下,亚硝酸盐积累并未遭到破坏。上述试验结果表明基于缺氧FNA选择性抑菌效应有望稳定实现城市污水短程硝化,为城市污水短程硝化厌氧氨氧化提供基础。     

限氧条件下亚硝化的稳定运行及动力学

采用高氨氮人工配水和序批式反应器,在限氧(0.2～0.3mg/L)条件下,研究了进水氨氮负荷、游离氨和游离亚硝酸对氨氮转化率、亚硝化率和亚硝氮生成速率的影响及游离氨对氨氧化菌的基质抑制动力学。结果表明,在进水氨氮负荷逐步提升过程中,由于高浓度游离氨的抑制作用及负荷冲击的影响,亚硝化效果易出现波动,且负荷越高,亚硝化性能恢复的时间越长。反应系统最终可达到的氨氮容积负荷为3.60kg/(m³·d),亚硝氮生成速率为2.98kg/(m³·d),亚硝化率始终维持在85%左右。反应体系中较高的游离氨浓度(24.4～85.8mg/L)和低浓度溶解氧是维持亚硝化工艺稳定运行的主要因素。游离氨对氨氧化菌的抑制动力学符合Haldane模型,拟合得到最大氨氧化速率为6.71gN/(gVSS·d),游离氨半饱和常数和抑制常数分别为3.2mg/L和27.8mg/L。     

高氨氮垃圾渗滤液SBR法短程深度生物脱氮

以实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象,应用SBR系统对该类废水短程生物脱氮的可行性进行研究,重点考察了短程生物脱氮实现、稳定及系统的脱氮性能.结果表明,经过95天的运行,SBR系统成功实现并维持了稳定短程生物脱氮,平均亚硝积累率在92.5%以上.获得了稳定的脱氮性能,NH4+-N,TN平均去除率分别在97.2%和91.7%以上.DO、ORP和pH曲线的特征点能够准确判断硝化和反硝化终点,可作为SBR处理垃圾渗滤液短程生物脱氮过程的控制参数.相对于氨氧化菌,亚硝酸盐氧化菌对FA、FNA更敏感,因此两者协同作用抑制亚硝酸盐氧化菌活性,再辅以过程控制,能够准确判断硝化终点,实现NOB从系统硝化菌群中逐渐被淘洗,AOB成为优势菌种的目标,这是系统长期维持稳定短程生物脱氮的决定因素,FISH检测结果证明了这一点.     

Autotrophic biological nitrogen removal from saline wastewater under low DO

BACKGROUND: This study was conducted to investigate the feasibility and performance of nitrogen removal through the complete autotrophic nitrogen removal over nitrite (CANON) process for saline wastewater in a continuous reactor, and to characterize microorganisms in the sludge from the reactor using DNA‐based techniques. RESULTS: The nitrogen removal experiment in the reactor was operated over five phases for 286 days treating a synthetic sewage of 1.2% salinity at 21–25 °C. At dissolved oxygen (DO) concentrations of 0.5–1.0 mg L^?1 and in the presence of glucose, NO₂^? was accumulated, indicating the activity of ammonia‐oxidizing bacteria (AOB). At DO concentration of 0.5 mg L^?1 without organic substrate, the anaerobic ammonium oxidation (Anammox) process was the major pathway responsible for nitrogen removal, with a total nitrogen removal of 70% and an ammonium conversion efficiency of 96%. A maximum ammonium removal rate of 0.57 kg‐N m^?3 d^?1 was achieved during the experimental period. The concentrations of AOB and Anammox bacteria were monitored over the operation of reactor using quantitative real‐time polymerase chain reaction (qRT‐PCR). CONCLUSION: In this study, autotrophic nitrogen removal process was achieved under salinity condition in a one‐reactor system. An over 100 fold increase of AOB was found due to the increased supply of ammonium at the beginning, then AOB concentration decreased temporarily in correspondence with the decreased DO, and the AOB resumed their concentration at the last phase. The Anammox bacteria abundance was about 150 fold higher than that at the beginning, indicating the successful enrichment of Anammox bacteria in the reactor. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

MUCT工艺处理生活污水短程脱氮的实现及硝化菌群动态变化

采用连续流MUCT工艺处理实际生活污水,研究短程生物脱氮的实现,并采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,QPCR)分析全程脱氮向短程脱氮转变过程中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)的动态变化。通过降低溶解氧浓度为0.5mg·L^-1和缩短水力停留时间为6h,实现短程硝化,亚硝酸盐积累率达到90%。在短程硝化稳定运行阶段总氮去除率高达90%以上,远远大于全程阶段的74%。QPCR结果表明全程脱氮阶段水力停留时间的缩短使AOB细胞数呈现下降的趋势,NOB细胞总数稳定维持在10⁸cells·(g dried sludge)^-1。短程脱氮阶段,AOB细胞数小幅度上升,由3.17×10⁶cells·(g dried sludge)^-1增长到1.32×10⁷cells·(g dried sludge)^-1,同时AOB占全菌的比例也小幅度增长。NOB的细胞数在5.9×10⁷~1.78×10⁸cells·(g dried sludge)^-1之间波动。NOB占全菌的比例由1.44%下降到0.47%。因此,MUCT工艺处理实际生活污水的系统中NOB丰度降低及活性抑制是实现并维持短程生物脱氮的重要原因。短程脱氮运行期间由于控制低溶解氧浓度和短的水力停留时间,AOB丰度及相对含量没有显著增加,甚至下降,但不会影响氨氮和总氮的去除。     

接种厌氧絮状污泥的厌氧氨氧化反应器的快速启动

厌氧氨氧化技术因其节能、运行费用低、不需添加有机物等优点而备受关注,但反应器启动慢是该技术面临的瓶颈问题。为了加速厌氧氨氧化反应器的启动,该研究在两个不同阶段中先后在同一UASB反应器中接种絮状污泥和添加颗粒活性炭,以含NH4+-N和NO2--N的人工配水为进水,进行连续试验,并在试验过程中调整运行参数,最终添加活性炭的絮状污泥反应器在运行85 d后成功启动厌氧氨氧化过程,总氮去除率稳定在80%-90%。结果表明在使用活性炭吸附法固定化时,反应器启动迅速,活性炭可以成为厌氧氨氧化菌的理想载体。     

CANON工艺处理实际晚期垃圾渗滤液的启动实验

针对晚期垃圾渗滤液NH₄^--N浓度高、C/N低、深度脱氮困难的问题,采用CANON工艺在曝气/缺氧搅拌循环交替的运行方式下,处理晚期垃圾渗滤液实现了深度脱氮。系统经过130 d的驯化培养后成功启动,长期试验研究结果表明,在进水COD、NH₄^--N、TN浓度（mg·L^-1）分别为2050±250、1625±75和2005±352情况下,出水COD、NH₄^--N、TN浓度（mg·L^-1）能达到407±14、8±4和19±4,总氮去除率达到了98.76%。在未投加外碳源的情况下,CANON工艺在曝气/缺氧搅拌的运行方式下实现了对晚期垃圾渗滤液的深度脱氮。此外,经荧光原位杂交（FISH）检测表明,在该运行方式下能够成功富集氨氧化菌和厌氧氨氧化菌,各占总菌数的19.5%±1.3%和42.7%±5.02%,为CANON工艺用于处理晚期垃圾渗滤液的工程应用提供参考。     

Fe2+/Fe3+和Mn2+对低氧曝气过程总氮去除与转化途径的影响

为短期快速实现实际生活污水自养脱氮,采用含有厌氧氨氧化菌的实际污水处理厂活性污泥,针对Fe²⁺/Fe³⁺和Mn²⁺对低氧曝气过程中氮的去除效果进行了研究,分析确定了氮素转化的途径。研究结果表明,Fe²⁺/Fe³⁺和Mn²⁺均可提高活性污泥中厌氧氨氧化菌（AnAOB）丰度,但由于Fe²⁺/Fe³⁺对氨氧化菌（AOB）也存在一定抑制作用,因此,短期投加Fe²⁺/Fe³⁺条件下,低氧曝气过程中总无机氮去除率为25%,但投加Mn²⁺条件下总无机氮去除率可达44%。通过氮素平衡分析,发现投加Fe²⁺/Fe³⁺条件下,氮素主要通过反硝化作用去除;而投加Mn²⁺条件下,氮素主要通过厌氧氨氧化（anammox）作用去除。因此,传统活性污泥可通过短期投加Mn²⁺增强厌氧氨氧化活性,促进低氧曝气过程中氮的去除,利于快速实现一体化自养脱氮。