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反硝化氨氧化颗粒污泥培养及脱氮性能研究

反硝化氨氧化颗粒污泥培养及脱氮性能研究

作者：白雪中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着全球经济的快速发展,由氮、磷等营养物质过剩引起的水体富营养化问题日益严峻。市政污水处理厂作为市政废水脱氮的重要单元,其高能耗、高运营成本迫切要求我们开发低能耗的废水脱氮新工艺。厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺因无需投加有机... 详细信息

随着全球经济的快速发展,由氮、磷等营养物质过剩引起的水体富营养化问题日益严峻。市政污水处理厂作为市政废水脱氮的重要单元,其高能耗、高运营成本迫切要求我们开发低能耗的废水脱氮新工艺。厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺因无需投加有机碳源、无需曝气、污泥产量低、无温室气体NO产生,被认为是迄今为止最高效经济的废水脱氮工艺。由于实际废水中几乎不含NO-N,NO-N的稳定积累成为ANAMMOX工艺应用的关键,而对于NH-N浓度较低的市政废水难以通过短程硝化实现长期稳定的亚硝积累。基于此,近几年来相关学者提出短程反硝化厌氧氨氧化耦合工艺,即反硝化氨氧化工艺,与传统A/O脱氮工艺相比,新工艺可节省43%的DO消耗量,77.6%的碳源消耗量,污泥产量减少70.3%。颗粒污泥抗冲击负荷能力强、运行效能好、沉降性能好,可有效截留关键微生物,在实际应用过程中具有明显优势。为进一步提高现有反硝化氨氧化工艺的运行效能,本研究采用UASB反应器,以厌氧氨氧化絮状污泥和反硝化絮状污泥为接种污泥,经过150天成功培养出反硝化氨氧化耦合颗粒污泥。在进水NH-N40mg/L,NO-N/NH-N为1.0,COD/NO-N为3.0,HRT为2h的条件下,NO-N去除率达99%,NH-N去除率达95.74%,总氮去除负荷最高达1.58 kg N/(md)。在颗粒污泥培养过程中污泥表观特征变化明显,絮状污泥经过60天的培养形成平均粒径0.7mm的小颗粒,之后粒径不断增大,经过150天的培养最终形成表面光滑、结构紧实,平均粒径1.27mm的成熟颗粒污泥。成熟颗粒污泥表面有厌氧氨氧化簇状菌团和短杆状菌,颗粒污泥中Ca含量高达141.75mg/g SS,在成熟颗粒污泥内部含有Anammox菌和反硝化菌两种关键功能菌且两种菌均匀混合分布在颗粒污泥内部。在颗粒污泥培养过程中系统内微生物多样性明显减少,系统内两种优势微生物Candidatus＿Brocadia和unclassified-Anaerolineaceae丰度均增大,Candidatus＿Brodacia占比由3.04%增至20.74%,unclassified-Anaerolineaceae占比由7.96%增至11.29%。磺胺甲恶唑(SMX)对厌氧氨氧化菌和反硝化菌急性毒性的半抑制浓度IC50分别为218.5mg/L和617.7mg/L,厌氧氨氧化菌对SMX更敏感,更容易受到抑制影响。连续流实验结果表明SMX对厌氧氨氧化菌和反硝化菌的抑制作用是可恢复且反硝化菌的活性恢复能力更强。在SMX由0mg/L增至6mg/L的过程中,污泥浓度略有降低,SS由19.18 g/L降至17.9g/L,VSS由7.89 g/L降至7.76 g/L;污泥沉降性能明显变差,SVI值由25.03 m L/g增至50.24m L/g;EPS分泌量明显增多,多糖分泌量由12.68 mg/g VSS增至18.41 mg/g VSS,蛋白质分泌量由4.08 mg/g VSS增至4.47 mg/g VSS。在SMX由0mg/L增至6mg/L的过程中,系统内微生物多样性明显减少;系统内两种优势微生物Candidatus＿Brocadia和unclassified-Anaerolineaceae丰度均降低,Candidatus＿Brocadia占比由20.21%降至8.86%,unclassified-Anaerolineaceae占比由8.07%降至5.23%;磺胺类抗生素抗性基因Sul1和Sul2表达量均增加,在SMX浓度分别为0mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L时,Sul1表达量分别为1.7×10、4.2×10、9.6×10、1.3×10 copies/g VSS,Sul2表达量分别为6.2×10、9.8×10、2.4×10、6.3×10copies/g VSS。

关键词：市政废水反硝化氨氧化颗粒污泥磺胺甲恶唑

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新型生物脱氮工艺-反硝化氨氧化

科技通报 2012年第3期28卷 143-147页

作者：马春阳广凤金仁村俞津津杭州师范大学生命与环境科学学院杭州310036

反硝化氨氧化(DEAMOX)是在厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺基础上发展而来的一种新型生物脱氮工艺,具有较高的脱氮效率,且过程控制简单,在废水处理领域极具开发价值。概述了DEAMOX的工艺特征和过程控制要点,总结了目前的研究现状,探讨了该工艺... 详细信息

反硝化氨氧化(DEAMOX)是在厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺基础上发展而来的一种新型生物脱氮工艺,具有较高的脱氮效率,且过程控制简单,在废水处理领域极具开发价值。概述了DEAMOX的工艺特征和过程控制要点,总结了目前的研究现状,探讨了该工艺未来的研发趋势。

关键词：厌氧氨氧化硫化物反硝化氨氧化工艺性能

自养/异养反硝化氨氧化工艺脱氮效能及关键微生物解析

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自养/异养反硝化氨氧化工艺脱氮效能及关键微生物解析

作者：李伟中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

化工制药等领域的快速发展产生了大量的含氮废水,此类废水如不及时处理将会对环境产生严重危害。在众多的生物脱氮工艺中,厌氧氨氧化工艺具有处理成本低、脱氮效果好等特点,是目前最为经济的脱氮技术之一,然而该工艺需要以亚硝酸盐为电... 详细信息

化工制药等领域的快速发展产生了大量的含氮废水,此类废水如不及时处理将会对环境产生严重危害。在众多的生物脱氮工艺中,厌氧氨氧化工艺具有处理成本低、脱氮效果好等特点,是目前最为经济的脱氮技术之一,然而该工艺需要以亚硝酸盐为电子受体,而亚硝酸盐作为反硝化过程中的中间产物可为该工艺提供必要的反应底物。基于此,本研究采用UASB反应器,耦合反硝化菌与厌氧氨氧化菌,建立反硝化氨氧化工艺(Denitrifying Ammonium Oxidation,DEAMOX),分别探究以硫化物(自养型)和对甲酚(异养型)作为反硝化电子供体时该工艺的脱氮效能,同时采用高通量测序技术分析实验过程中微生物群落结构的变化,明确工艺的关键微生物,为厌氧氨氧化反应的工业化应用提供理论和技术参考。在自养型反硝化氨氧化工艺的研究中,探究了亚硝酸盐浓度变化对工艺启动的影响以及S/NO变化对该工艺运行的影响。实验结果表明:(1)通过逐渐降低进水亚硝酸盐的方式,能够实现自养型反硝化氨氧化工艺的启动。在进水硫化物、氨氮和硝酸盐浓度分别为50mg/L、50mg/L和76mg/L,进水亚硝酸盐浓度由50 mg/L降低到0 mg/L的过程中,氨氮和硝酸盐的去除率分别由98%和30%降低或升高至78%和73%,整体维持较好的脱氮效果,自养型反硝化氨氧化工艺启动成功。(2)S/NO的变化对硫化物的出水形态、硝酸盐去除率和氨氮去除率均有明显影响。随着进水S/NO的增加,在出水中观察到单质硫的累积,当S/NO为1:1时其累积率最高为70%,同时硝酸盐的去除率呈现上升趋势,由最初的61%升高至99%;而氨氮的去除率则呈现逐渐下降的趋势,四个阶段分别为98%、90%、70%、42%。(3)高通量测序结果表明:污泥微生物丰富度较高。主要的硫自养反硝化微生物为Thiobacillus、Denitratisoma,主要的厌氧氨氧化微生物为Candidatus-Kuenenia,它们的存在保证了自养型反硝化氨氧化工艺的运行。在异养型反硝化氨氧化工艺的研究中,探索逐步降低进水亚硝酸盐启动该工艺的可行性,考察了进水底物浓度和水力停留时间对该工艺稳定运行的影响。实验结果表明:(1)通过逐渐降低进水亚硝酸盐的方式,能够实现异养型反硝化氨氧化工艺的启动。在进水硝酸盐、对甲酚和氨氮浓度分别为53mg/L、55mg/L和66mg/L,进水亚硝酸盐浓度由90mg/L降低到0 mg/L的过程中,氨氮和硝酸盐的去除率分别由100%和10%降低或升高至80%和85%,说明异养型反硝化氨氧化工艺的可行性。(2)当进水硝酸盐、对甲酚和氨氮的浓度由53mg/L、55mg/L和66mg/L增加到73mg/L、75mg/L和91mg/L,三种污染物的去除率分别由85%、95%和80%升高或降低至97%、97%和70%;当HRT由12h降为4h时,三种污染物的去除率分别由95%、94%和90%升高或降低至98%、93%和45%。说明相对于反硝化菌而言,厌氧氨氧化菌对运行条件的变化较为敏感。(3)高通量测序结果表明:主要门水平的微生物主要有Chloroflexi、Acidobacteria、Proteobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes、Chlorobi。主要的厌氧氨氧化菌为Brocadiaceae。主要的反硝化脱氮菌为Anaerolineaceae、Caldilineaceae、Comamonadaceae等,它们的存在保证了异养型反硝化氨氧化工艺的运行。

关键词：反硝化氨氧化厌氧氨氧化反硝化脱氮

厌氧氨氧化工艺的启动及其处理低碳氮比城市污水的研究

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厌氧氨氧化工艺的启动及其处理低碳氮比城市污水的研究

作者：强红大连理工大学

学位级别：硕士

厌氧氨氧化技术脱氮效率高,需氧量少,无需外加碳源,是一种非常经济的生物脱氮方法。由于厌氧氨氧化菌增殖缓慢,厌氧氨氧化工艺启动需要很长时间,限制了该工艺的应用。另外,反应体系中存在有机物时,厌氧氨氧化菌在与反硝化菌对亚硝酸氮... 详细信息

厌氧氨氧化技术脱氮效率高,需氧量少,无需外加碳源,是一种非常经济的生物脱氮方法。由于厌氧氨氧化菌增殖缓慢,厌氧氨氧化工艺启动需要很长时间,限制了该工艺的应用。另外,反应体系中存在有机物时,厌氧氨氧化菌在与反硝化菌对亚硝酸氮的竞争中容易处于不利地位,从而影响脱氮效果。本课题中,采用一种新型的旋转膜生物反应器启动厌氧氨氧化过程,并通过与普通膜生物反应器的对比,研究旋转膜生物反应器在脱氮性能、膜污染控制等方面的优势。随后,针对低碳氮比城市污水构建了以厌氧氨氧化为主体的一体化反应器,研究了厌氧氨氧化菌与反硝化菌的协同作用。主要研究结果如下： 1)膜生物反应器在16天内成功启动了厌氧氨氧化过程,氨氮、亚硝氮的去除率均达到92%以上。 2)实验结束时,普通膜生物反应器和旋转膜生物反应器中污泥分别达到3541mg/L和3567mg/L,平均污泥粒径分别为809gm和899μm。旋转膜生物反应器中颗粒污泥结构更加平整密实,EPS分泌量更小 3)实验结束时,旋转膜生物反应器与普通膜生物反应器的跨膜压力TMP分别为4kPa和16kPa,滤饼层厚度分别为35μm和120μm。旋转膜生物反应器的膜污染速率明显低于普通膜生物反应器。 4)一体式水解-反硝化氨氧化反应器在运行43天后达到稳定,COD、氨氮去除率均高于90%。 5)水解阶段和好氧消化阶段消耗了大量的有机物,进入反硝化氨氧化池的COD不足20%。 6)进水COD/NH4+-N为4时,反硝化氨氧化池中COD/NH4+-N、NO2--N和N03--N的去除率分别为64.5%、96.6%、91.8%和86.1%。

关键词：厌氧氨氧化水力剪切力膜生物反应器膜污染反硝化氨氧化

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生物同步脱氮除硫工艺研究进展

环境污染与防治 2012年第12期34卷 70-73,79页

作者：张丽黄勇袁怡李祥苏州科技学院环境科学与工程学院江苏苏州215011 同济大学环境科学与工程学院上海200092

传统生物脱氮除硫过程中存在着许多问题。近年来,通过对脱氮微生物的深入研究,生物脱氮技术取得了突破性进展,而在生物同步脱氮除硫方面发展相对缓慢。总结了包括反硝化除硫、硫酸盐还原—自养反硝化—硝化、反硝化氨氧化以及硫酸盐型... 详细信息

传统生物脱氮除硫过程中存在着许多问题。近年来,通过对脱氮微生物的深入研究,生物脱氮技术取得了突破性进展,而在生物同步脱氮除硫方面发展相对缓慢。总结了包括反硝化除硫、硫酸盐还原—自养反硝化—硝化、反硝化氨氧化以及硫酸盐型厌氧氨氧化等生物同步脱氮除硫工艺的特点,分析了各自的工艺原理及面临的挑战,并提出了今后的研究方向。

关键词：同步脱氮除硫反硝化除硫硫酸盐还原-自养反硝化-硝化反硝化氨氧化硫酸盐型厌氧氨氧化

基于ANAMMOX工艺基础上的DEAMOX新型生物脱氮工艺

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工业用水与废水 2009年第4期40卷 5-8页

作者：王颖哲安徽国祯环保节能科技股份有限公司合肥230088

反硝化氨氧化(DEAMOX)是指在自养反硝化条件下,以硫化物为电子供体,将硝酸盐还原成亚硝酸盐,然后发生以氨氮为电子供体,亚硝酸盐为电子受体的厌氧氨氧化反应。亚硝酸盐的产生和厌氧氨氧化在同一反应器内完成。综述了DEAMOX新型生物脱氮... 详细信息

反硝化氨氧化(DEAMOX)是指在自养反硝化条件下,以硫化物为电子供体,将硝酸盐还原成亚硝酸盐,然后发生以氨氮为电子供体,亚硝酸盐为电子受体的厌氧氨氧化反应。亚硝酸盐的产生和厌氧氨氧化在同一反应器内完成。综述了DEAMOX新型生物脱氮工艺的反应机理、脱氮效果及微生物特性。同时对该工艺的优势及应用前景进行了比较分析。

关键词：反硝化氨氧化自养反硝化生物脱氮厌氧氨氧化硫化物