畜禽养殖废水甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化除碳脱氮探讨

甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化均是实现养殖废水除碳脱氮的途径,与传统除碳脱氮相比,三者联合作用途径占地面积小、运行费用少、能源消耗低、污泥产量少,在养殖废水处理中有着十分广阔的应用前景。文中介绍了甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化反应机理;分析了厌氧氨氧化、甲烷化、反硝化脱氮效果和稳定运行的影响因素及其耦合可行性;论述了目前甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化的耦合研究;提出了后期对甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化用于养殖废水处理研究的展望。     

厌氧氨氧化菌种类及其与各类功能菌在ANAMMOX系统内的协作

对目前所发现并报道的共计6个属27种厌氧氨氧化菌进行了总结,结合厌氧氨氧化与短程硝化、短程反硝化、反硝化、厌氧甲烷氧化以及硫自养反硝化5类耦合脱氮工艺,介绍了厌氧氨氧化菌与氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌、反硝化菌、硫自养反硝化菌以及厌氧甲烷氧化菌之间的相互协作过程,比较了各工艺的优势与不足,归纳了5类耦合工艺的研究重点与难点。认为可以通过多参数在线监测技术的开发及各耦合工艺模型的建立,以达到对反应工况实时控制;同时随着对各生化反应电子传递链,以及基于厌氧氨氧化的污水处理工艺内各功能菌群的协作关系的深入了解,存在问题将迎来更优化的解决方案。     

耦合式污水脱氮技术的研究进展

基于微生物的协同作用概述了耦合式污水脱氮技术的研究现状,主要包括同步硝化反硝化,厌氧氨氧化与反硝化协同,同时反硝化产甲烷,厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化耦合等,并且阐述了这些过程的原理、实现工艺及特点,以期为实现污水的有效脱氮提供参考。     

甲烷碳源的反硝化作用机理与工艺技术研究进展

甲烷是一种重要的温室气体,其温室效应是二氧化碳的20倍。近年来,如何有效地利用甲烷以减少温室效应一直是国内外学者关注的重点。研究发现,甲烷氧化菌在有氧的条件下可以对甲烷进行氧化,从而达到利用甲烷以减少温室气体排放的目的。在该过程中,甲烷氧化菌氧化甲烷所产生的有机物作为反硝化反应的电子供体,可用于污废水处理、垃圾填埋渗滤液和生活饮用水反硝化处理,因其廉价且广泛存在而具有很大的研究意义。文中主要阐述了好氧甲烷氧化耦合反硝化过程的研究历史与现状,对甲烷氧化菌的机理、代谢反应过程及反应器做出了详细探讨,总结了迄今为止学者们对于该反应的实验室试验及其反应器的研究,分析了该反应中的主要影响因素。此外,文中对目前存在的问题做出了探讨,对未来的发展前景提出了建议与展望。     

回流比对厌氧氨氧化与反硝化耦合脱氮性能的影响

为提高厌氧氨氧化与反硝化耦合系统的脱氮性能,试验开展了回流比对厌氧氨氧化与反硝化耦合脱氮的影响研究。试验通过设置回流比分别为0%、100%、150%、200%和300%,测定反应系统氨氮、硝氮去除率,确定厌氧氨氧化与反硝化耦合工艺运行的最佳回流比。结果表明:回流比为150%为最适回流比,此时氨氮去除率达36%,硝氮去除率达50%,耦合系统运行平衡稳定。     

低温低C/N比污水微氧生物脱氮性能研究

为探究低温条件下溶解氧（DO）质量浓度对微氧生物脱氮反应器启动和运行的影响,采用外曝气回流上升流式微氧污泥处理系统,将低C/N比模拟城市污水泵入反应器进行处理,实验各阶段微调DO浓度并测定主要出水水质指标。结果表明,反应器对TOC、IC、NH⁺₄-N和TN去除率分别为62.32%、60.02%、91.56%、64.09%,在低温、低DO、低C/N比的条件下处理效果良好。菌群结构分析表明,驯化污泥存在促进颗粒化菌,好氧氨氧化、厌氧氨氧化、自养反硝化、异养反硝化和好氧反硝化可协同脱氮,在低温、低C/N比下富集节能高效脱氮菌群。     

厌氧氨氧化和其他工艺的耦合反应

基于厌氧氨氧化的脱氮工艺是生物脱氮领域的热点,介绍了厌氧氨氧化分别与亚硝化工艺的耦合、与硝化反应的耦合及与异养反硝化的耦合工艺,从理论、动力学及生物学上提出厌氧氨氧化与自养反硝化工艺耦合的设想及发展方向。     

氨氮脱除的生物技术研究进展

简述了国内外近几年氨氮脱除的生物技术研究进展情况。近年来出现了短程硝化反硝化、同时硝化反硝化和厌氧氨氧化等生物脱氮的新概念和新技术,为生物脱氮技术开拓了新的发展空间;同时特殊菌株的筛选和培育也是氨氮脱除生物技术发展的热点之一。最近的研究结果表明存在着单细胞细菌好氧代谢过程氨氧化耦合脱除氨氮的可能性与可行性。     

pH值对厌氧氨氧化与反硝化耦合脱氮性能的影响

厌氧氨氧化与反硝化耦合系统在运行过程中容易受到很多因素的影响,包括温度、水力停留时间、C/N、pH值等。试验开展了p H值对厌氧氨氧化与反硝化耦合脱氮的影响研究。试验通过设置p H值梯度为7.0、7.5、8.0和8.5,测定反应系统氨氮、硝氮去除率,确定厌氧氨氧化与反硝化耦合工艺运行的最佳p H值。结果表明:pH值为7.5时最适宜,此时氨氮去除率达55%,硝氮去除率80%左右,耦合系统运行平稳恒定。     

电气石对好氧反硝化菌株反硝化特性的影响

用化学全分析、扫描电镜、Bruauer-Emmett-Teller法和粒度分析仪对内蒙赤峰电气石进行测试表征,研究了电气石对好氧反硝化菌株反硝化特性的影响.结果表明:电气石能够促进好氧反硝化菌株的生长繁殖,纯培养16 h后,细菌数量增加384%.电气石还可以增强好氧反硝化菌株的反硝化能力,与未投加电气石的相比较,NO-3-N,NO-2-N,化学需氧量的浓度降低,总氮去除率提高32.8%.电气石对菌液体系的氧化还原电位具有调控作用,可以使体系的氧化还原电位降低20%,这一作用可能是电气石提高好氧反硝化菌株反硝化能力的重要因素.     

陈垃圾反应器处理垃圾渗滤液过程中的化学反应

垃圾渗滤液作为一种难处理的有机废水,主要通过生物法对其进行处理。利用陈垃圾反应器对渗滤液进行处理,稳定运行的反应器中存在厌氧氨氧化菌、好氧硝化菌和反硝化菌,其中进行的反应包括好氧硝化反应、厌氧氨氧化反应和异养反硝化反应。     

反硝化型甲烷厌氧氧化微生物人工富集与应用研究进展

叙述了近年来硝酸盐与亚硝酸盐型反硝化型甲烷厌氧氧化脱氮微生物的代谢机理、自然分布、人工富集、以及应用研究的最新进展。综合反硝化型甲烷厌氧氧化微生物的特性以及生物脱氮的应用前景,分析了影响反硝化型甲烷厌氧氧化工艺性能的主要因素,并针对反硝化型甲烷厌氧氧化功能微生物与工艺所面临的技术难题提出了研究方向,如自然环境下功能微生物的高精度原位观测,富集过程中微生物生态变化,运行参数和反应器的优化等。     

好氧微生物颗粒污泥脱氨机理

好氧颗粒污泥应用于生物脱氮,机理为如下几种.第一种为常规硝化-反硝化途径.第二种为亚硝化-反硝化途径,颗粒污泥的外部为好氧的硝化区,通过适当的控制,使硝化过程停留在亚硝化阶段,直接进入内层进行反硝化.第三种为硝化-厌氧氨氧化途径,通过外层的硝化和内层的厌氧氨氧化作用实现脱氮.第四种为硝化-反硝化聚磷方式,颗粒污泥内部在反硝化的同时聚磷,实现好氧颗粒污泥同步脱氮除磷.第五种脱氮的途径为好氧反硝化.在不同的条件下,某一种脱氮的途径可能占主导地位.     

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。     

好氧微生物颗粒污泥脱氮机理

好氧颗粒污泥应用于生物脱氮，机理为如下几种。第一种为常规硝化-反硝化途径。第二种为亚硝化-反硝化途径，颗粒污泥的外部为好氧的硝化区．通过适当的控制．使硝化过程停留在亚硝化阶段．直接进入内层进行反硝化。第三种为硝化-厌氧氨氧化途径．通过外层的硝化和内层的厌氧氨氧化作用实现脱氮。第四种为硝化-反硝化聚磷方式．颗粒污泥内部在反硝化的同时聚磷，实现好氧颗粒污泥同步脱氮除磷。第五种脱氮的途径为好氧反硝化。在不同的条件下．某一种脱氮的途径可能占主导地位。     

城市污水连续流A/O系统富氧条件下脱氮特征

基于添加流离填料的连续流A/O生物膜反应器,研究城市污水生物脱氮特征。系统在富氧条件（溶解氧大于1.5 mg·L^-1）下连续运行113 d,氨氮和总氮去除率均稳定在50%。系统稳定运行阶段好氧区和出水均无亚硝酸盐或硝酸盐积累现象,表现出良好的同步硝化反硝化特征。16S rDNA分析表明,实现这一现象的主要功能细菌为好氧区存在的好氧反硝化菌;FISH分析表明,不同好氧区的好氧反硝化菌的活性和相对数量不同。结果证明系统内发生的同步硝化反硝化主要由好氧反硝化作用实现,硝化反应产生的硝酸盐类物质得到去除。根据试验结果与微生物学分析,提出了在富氧水环境中通过同步硝化反硝化途径脱氮的生物膜模型。     

新型污水脱氮工艺研究进展

阐述了污水脱氮的反应工艺,综述对比了厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺、短程硝化反硝化(SHARON)工艺、限氧自养硝化-厌氧反硝化(OLAND)工艺、短程硝化-厌氧氨氧化(SHARN-ANAMMOX)工艺和单相CANON(SHARON-ANAMMOX)这五种生物脱氮工艺工作原理,脱氮效果和工艺的优缺点。     

交替好氧/缺氧短程生物脱氮工艺抗冲击负荷能力

采用序批式间歇活性污泥反应器(SBR)研究了进水有机物和氨氮负荷对交替好氧/缺氧短程硝化反硝化生物脱氮工艺的影响。研究结果认为:进水中不同COD和氨氮质量浓度均没有对交替好氧/缺氧短程硝化反硝化生物脱氮工艺中的实时控制参数和处理效果产生影响,系统运行稳定,仅是由于进水COD和氨氮质量浓度的大幅度变化将会导致各自的好氧曝气所需时间有所差异;进水氨氮质量浓度越高,所需硝化时间越长。但经过实时控制以后,无论进水氨氮质量浓度如何变化,硝化和反硝化作用都是很完全的;反应器最终出水中基本检测不到氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度。因此,可以得出交替好氧/缺氧短程硝化反硝化生物脱氮工艺抗冲击负荷能力强,当采用实时控制策略控制脱氮过程时,系统运行稳定。     

好氧颗粒污泥的脱氮途径研究进展

好氧颗粒污泥(AGS)因具有独特的空间结构,可延径向形成氧传质梯度,为不同功能菌的分区定殖提供了必要场所,因而可实现单级脱氮。AGS内主要脱氮途径有同步硝化反硝化(SND)、厌氧氨氧化(Anammox)、异养反硝化、菌藻耦合脱氮等。综述了AGS各种途径的脱氮效果,总结了各途径的优缺点及适用范围,分析了现有研究存在的问题,并提出了相应的建议。     

气升式生物反应器用于废水脱氮的组合工艺研究

在内循环气升式反应器中,研究开发了一套半硝化(PN)和厌氧氨氧化(ANAMMOX)单级一体化同步处理高浓度含氮废水工艺。反应器的内筒为限氧区,借助于富集的好氧氨氧化菌(AOB)活性污泥实现废水的半硝化反应,内筒底部进行间歇式曝气,提供半硝化反应所需氧气和水力环流所需动力;反应器的外环筒为厌氧区,借助于富集的厌氧氨氧化菌(ANAMMOX)活性污泥实现厌氧氨氧化反应。反应温度为(35±2)℃,p H维持在7.5~8.0。反应器成功启动并稳定运行120 d,考察反应器内、外筒溶解氧浓度(DO)的变化和系统的脱氮性能。结果表明,反应器内、外筒有效地分隔了限氧区和厌氧区,内筒平均DO值为2.5 mg/L,外筒平均DO值为1.5 mg/L,可满足半硝化和厌氧氨氧化的反应条件。合成废水的氨氮浓度最高达200 mg/L,氮负荷为280 g/(d·m3),反应器运行120 d后,总氮去除率达到75%,表明反应器内AOB菌和ANAMMOX菌能够协同作用,从而实现了组合脱氮的工艺。