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污水处理系统中厌氧氨氧化细菌的富集策略

北京工业大学学报 2024年第2期50卷 207-215页

作者：冯婉仪李家麟段晨雪彭永臻北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124

厌氧氨氧化(Anammox)工艺有利于实现可持续的污水生物处理,自发现以来就引起了人们的极大兴趣,与传统的生物脱氮技术相比,其优势在于节约充氧电耗与外加碳源所需的运行费用,以及较低的剩余污泥产量。然而,厌氧氨氧化细菌(AnAOB)的生长... 详细信息

厌氧氨氧化(Anammox)工艺有利于实现可持续的污水生物处理,自发现以来就引起了人们的极大兴趣,与传统的生物脱氮技术相比,其优势在于节约充氧电耗与外加碳源所需的运行费用,以及较低的剩余污泥产量。然而,厌氧氨氧化细菌(AnAOB)的生长速率极其缓慢,限制了Anammox工艺的大规模应用。综述了以往富集AnAOB的研究,主要介绍了以下3个方面:接种污泥选择、载体与反应器设计以及外加化学物质。该文将有助于研究人员规划和设计一个合适的AnAOB富集策略,有利于拓宽Anammox工艺在污水生物处理中的应用。

关键词：厌氧氨氧化生物脱氮污水处理富集工艺启动

温度与负荷对Anammox菌自富集启动的PDA的影响

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1307-1313页

作者：马雨晴王博李笑迪北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京市工程技术研究中心北京100124

采用UASB反应器,接种厌氧氨氧化菌自富集启动的PDA污泥,在温度由25℃下降到19℃条件下逐步将进水氮浓度从20mg/L提高到100mg/L(即氮负荷从3.2g/(m^(3)·d)提高到4.0g/(m^(3)·d)),反应器共运行115d,总氮去除率最高可达到89.9%.16S rRNA... 详细信息

采用UASB反应器,接种厌氧氨氧化菌自富集启动的PDA污泥,在温度由25℃下降到19℃条件下逐步将进水氮浓度从20mg/L提高到100mg/L(即氮负荷从3.2g/(m^(3)·d)提高到4.0g/(m^(3)·d)),反应器共运行115d,总氮去除率最高可达到89.9%.16S rRNA基因测序结果表明,Candidatus Brocadia作为主要厌氧氨氧化功能菌在生物填料中丰度达到3.7%,短程反硝化功能菌Thaurea在絮体污泥中的丰度最高达15.7%.宏基因组学分析显示与短程反硝化相关的基因Nar,Nap和与厌氧氨氧化相关的Nir,Hzs和Hdh基因表达程度较高.

关键词：厌氧氨氧化微生物种群宏基因组学分析脱氮

不同生境氨氮浓度及悬浮污泥对厌氧氨氧化生物膜特性的协同影响

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环境工程学报 2024年第1期18卷 121-129页

作者：杨慎华侯锋庞洪涛江乐勇孙事昊张璐晶彭永臻北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124 信开环境投资有限公司北京101100

生物膜技术是厌氧氨氧化工艺应用的关键,但关于不同生境氨氮浓度和悬浮污泥协同作用下形成的生物膜特性鲜有报道。本研究在推流式固定生物膜-活性污泥反应器中,发现在高氨氮浓度下生长的生物膜具有较高的污泥量和厚度,但低氨氮浓度生长... 详细信息

生物膜技术是厌氧氨氧化工艺应用的关键,但关于不同生境氨氮浓度和悬浮污泥协同作用下形成的生物膜特性鲜有报道。本研究在推流式固定生物膜-活性污泥反应器中,发现在高氨氮浓度下生长的生物膜具有较高的污泥量和厚度,但低氨氮浓度生长的生物膜具有更高的厌氧氨氧化菌丰度((4.91±0.65)×10^(9)拷贝数·g^(-1),P化比活性(6.53 mg·(g·h)^(-1))。高通量分析结果表明,Candidatus Brocadia是生物膜和悬浮污泥中主要的厌氧氨氧化菌,在两类生物膜上的丰度未有显著差异;在低氨氮浓度生物膜中Candidatus Jettenia的相对丰度显著高于高氨氮浓度的生物膜,但Candidatus Kuenenia的丰度则相反。综合分析发现,厌氧氨氧化菌种的附着生长与悬浮污泥群落多样性的初始定殖有关,而低丰度菌种的分布则受不同生境的影响,该结果表明不同氨氮浓度和悬浮污泥类型的选择对生物膜的协同影响不可忽略。

关键词：短程硝化厌氧氨氧化生物膜氨氮浓度悬浮污泥微生物群落

城市污水处理厂AO工艺NO产生、关键影响因素与减排策略

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环境科学 2024年

作者：黄松庆刘秀红曹馨月吕觊凯黄晨铎北京工业大学城市建设学部城市污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室

为实现城市污水处理厂非二氧化碳温室气体减排与控制，对北京市某大型城市污水处理厂厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺进行了为期1a的氧化亚氮(N2O)长期监测。结果表明城市污水处理厂A2O工艺厌氧区和缺氧区能够有效去除回流污泥中含有的溶解态N2... 详细信息

为实现城市污水处理厂非二氧化碳温室气体减排与控制，对北京市某大型城市污水处理厂厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺进行了为期1a的氧化亚氮(N2O)长期监测。结果表明城市污水处理厂A2O工艺厌氧区和缺氧区能够有效去除回流污泥中含有的溶解态N2O，而好氧区是N2O产生和排放的主要区域，其产生途径可能以氨氧化菌(AOB)反硝化为主。城市污水处理厂冬季和夏季N2O产生有显著差距，其N2O释放通量平均值相差可达7.6倍，冬季N2O排放量平均值为32.75kg·月-1，明显高于夏季的6.06kg·月-1。研究发现亚硝酸盐氮(NO2--N)积累和溶解氧(DO)浓度对N2O产生均有显著影响，因而为实现A2O工艺N2O减排，好氧区在冬季和夏季ρ(NO2--N)应分别控制在0.40mg·L-1和0.10mg·L-1以下；而ρ(DO)应维持在1.2mg·L-1以上.

关键词：城市污水处理厂厌氧-缺氧-好氧(A O) 氧化亚氮(N O) 关键影响因素减排策略

箱体型正压式平板负离子抗菌陶瓷膜MBR在城市新鲜垃圾渗滤液处理应用实例

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水处理技术 2024年第4期50卷 148-152页

作者：晋存田周荣煊徐伟张莉戚伟康中交公路规划设计院有限公司 100088 北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124

山东某垃圾焚烧厂中产生的新鲜垃圾渗滤液有机物和氨氮浓度高,同时含有多种重金属,属于难处理的废水。本工程采用气浮预处理+两级UASB+A/O+平板式MBR膜过滤+后续深度处理(纳滤+反渗透)工艺。厌氧处理阶段采用投加零价铁来提高处理效果。... 详细信息

山东某垃圾焚烧厂中产生的新鲜垃圾渗滤液有机物和氨氮浓度高,同时含有多种重金属,属于难处理的废水。本工程采用气浮预处理+两级UASB+A/O+平板式MBR膜过滤+后续深度处理(纳滤+反渗透)工艺。厌氧处理阶段采用投加零价铁来提高处理效果。MBR工艺采用箱体型正压式优化结构,比传统的浸没式结构能提高膜通量和优化操作。MBR膜采用能抑菌杀菌的负离子抗菌平板陶瓷膜,具有膜通量大,缓解膜污染能力强的特点。工程运行表明,出水水质低于≤生活垃圾卫生填埋场污染控制标准≥(GB 16889-2008)表3中的标准要求,即COD≤60 mg/L,BOD_(5)≤20 mg/L,ρ(氨氮)≤8 mg/L,ρ(总氮)≤20 mg/L,ρ(SS)≤2.0 mg/L等。工程投资总成本500万左右。吨水成本将核算后为14.9元。

关键词：新鲜城市垃圾渗滤液箱体型正压式MBR 负离子抗菌平板陶瓷膜多级工艺工程核算

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强化厌氧氨氧化生物膜形成的研究进展

环境工程 2024年第1期42卷 1-8页

作者：杨慎华张璐晶彭永臻庞洪涛江乐勇孙事昊翟丹丹信开环境投资有限公司北京101100 北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124

厌氧氨氧化是污水处理领域最具应用前景的生物脱氮工艺,其中生物膜是富集厌氧氨氧化菌的有效手段。但厌氧氨氧化生物膜的形成和厌氧氨氧化菌的富集长达数月甚至更长周期,阻碍了厌氧氨氧化技术的推广应用。总结了近年来强化厌氧氨氧化生... 详细信息

厌氧氨氧化是污水处理领域最具应用前景的生物脱氮工艺,其中生物膜是富集厌氧氨氧化菌的有效手段。但厌氧氨氧化生物膜的形成和厌氧氨氧化菌的富集长达数月甚至更长周期,阻碍了厌氧氨氧化技术的推广应用。总结了近年来强化厌氧氨氧化生物膜形成并富集厌氧氨氧化菌的系列方法,重点探讨了载体类型的选择、载体表面预处理方法、生物质固定技术、反应器类型、厌氧氨氧化菌活性和竞争性强化等措施对厌氧氨氧化生物膜形成及菌种富集的影响。在厘清强化策略的基础上,阐述了各方法的优劣性和潜在的应用场景,同时展望了未来厌氧氨氧化生物膜技术的研究方向,可为厌氧氨氧化工艺的优化与应用提供重要参考。

关键词：厌氧氨氧化生物膜形成载体预处理固定化技术

A^(2)/O-BCO前置反硝化除磷中试的启动与优化运行

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环境科学学报 2024年第3期44卷 13-22页

作者：周庆国苏健陈东旭彭永臻西南交通大学土木工程学院成都610031 中铁建发展集团有限公司水处理技术研究中心北京100043 北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用国家工程实验室北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京100124

为探究低C/N城镇污水处理在无外加碳源的情况下实现深度脱氮除磷的效能,试验以实际城镇生活污水为处理对象,搭建了日处理规模为100 m^(3)·d^(-1)的A^(2)/O-BCO前置反硝化除磷中试,并从中试快速启动、工况调整与优化、微生物群落分析等... 详细信息

为探究低C/N城镇污水处理在无外加碳源的情况下实现深度脱氮除磷的效能,试验以实际城镇生活污水为处理对象,搭建了日处理规模为100 m^(3)·d^(-1)的A^(2)/O-BCO前置反硝化除磷中试,并从中试快速启动、工况调整与优化、微生物群落分析等角度进行研究.结果表明,通过先在A^(2)/O单元与BCO单元中分别富集聚磷菌与硝化菌,再增加硝化液回流以富集反硝化除磷菌(DPAOs)的方式,可实现A^(2)/O-BCO前置反硝化除磷中试的快速启动.A^(2)/O单元厌氧/缺氧/好氧容积比调整为3∶5∶1,硝化液回流比设定为250%时,缺氧段对磷去除率的平均值达到95%,平均出水PO_(4)^(3-)-P浓度小于0.2 mg·L^(-1),出水TN小于11 mg·L^(-1).通过分子生物学分析发现,除磷菌(PAOs)与硝化菌丰度显著提高,Candidatus Accumulibacter的相对丰度从原始种泥的2%增加到14%,已被证实具有反硝化聚磷功能的Dechloromonas的相对丰度从原始种泥的2%增加到7%,BCO单元中的生物膜上,Nitrosomonas的相对丰度为5.91%,Nitrospira的相对丰度为7.58%.

关键词：低C/N城镇污水前置反硝化除磷中试规模无外加碳源快速启动

同步硝化内源反硝化除磷好氧颗粒污泥的储存与恢复

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中国环境科学 2024年第4期44卷 2023-2031页

作者：李军李嘉睿李东岳吴耀东梁东博丁凡边雪莹北京工业大学城市建设学部城市污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124 中国城市建设研究院有限公司北京100120 信开环境投资有限公司北京101100 北京市勘察设计研究院有限公司北京100038

针对好氧颗粒污泥颗粒化时间慢等问题,进行了同步硝化内源反硝化除磷好氧颗粒污泥常温储存及活性恢复实验研究.结果表明,好氧颗粒污泥经过60d的常温储存后,颗粒的结构基本能保持稳定,但是颗粒污泥的活性大幅度降低,污染物去除率仅有储... 详细信息

针对好氧颗粒污泥颗粒化时间慢等问题,进行了同步硝化内源反硝化除磷好氧颗粒污泥常温储存及活性恢复实验研究.结果表明,好氧颗粒污泥经过60d的常温储存后,颗粒的结构基本能保持稳定,但是颗粒污泥的活性大幅度降低,污染物去除率仅有储存前的30%~40%.将常温储存的颗粒污泥接种到反应器中,经过一定的调控手段,可以在60d内恢复好氧颗粒污泥的功能及活性.此外,经过储存与恢复,好氧颗粒污泥的群落结构也发生了明显变化.大部分的微生物的相对丰度变化可逆,经过储存和恢复可以恢复至储存前的状态(包括Defluviicoccus(GAOs)和Flavobacterium(PAOs)),重构同步脱氮除磷的微生物群落结构.

关键词：好氧颗粒污泥同步硝化内源反硝化除磷常温储存活性恢复微生物群落结构

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高铁列车集便器废水的同步除碳脱氮处理研究

铁道标准设计 2024年第5期68卷 195-200页

作者：辛思远戚伟康肖长杰中国国家铁路集团有限公司工程设计鉴定中心北京100038 北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124 北京沐正环境工程有限公司北京100071

随着铁路行业的快速发展,集便器废水处理成为近来相关部门比较关注的问题。为探究集便器废水经济高效的处理方法,研究采用短程硝化反硝化工艺+多级AO+固定生物膜活性污泥(IFAS)工艺处理实际的高铁集便器废水,评价其同步除碳脱氮的效果,... 详细信息

随着铁路行业的快速发展,集便器废水处理成为近来相关部门比较关注的问题。为探究集便器废水经济高效的处理方法,研究采用短程硝化反硝化工艺+多级AO+固定生物膜活性污泥(IFAS)工艺处理实际的高铁集便器废水,评价其同步除碳脱氮的效果,验证该工艺的可行性。通过控制曝气池内的DO控制硝化反应进行至NO2--N阶段,然后在厌氧阶段将NO2--N转化为N2,实现脱氮。反应器NH4^(+)-N、TN、COD的去除率分别达到95%、90%和70%,TN负荷达到0.64 kg·N/m^(3)·d^(-1)。出水COD浓度低于400 mg/L,出水NH4^(+)-N浓度低于50 mg/L,TN浓度低于70 mg/L,达到了GB/T 31962—2015《污水排入城镇下水道水质标准》。短程硝化池中微生物群落分析表明,短程硝化优势菌为Nitrosomonas,在悬浮污泥和填料架占比分别为3.73%和5.88%。与传统活性污泥法相比,短程硝化反硝化工艺节省了25%的曝气能耗和45%的碳源消耗,多级AO的设计让脱碳除氮更加完全,提高出水水质,活性污泥法与生物膜法相结合,大大增加微生物的量,加快反应速率,可以节省污水处理构筑物的占地面积。从经济以及脱氮效率方面,短程硝化反硝化工艺有望成为集便器废水处理的主要工艺。相比于传统混凝土构筑物,一体化污水处理设备更适合集便器废水。

关键词：高铁列车列车集便器废水同步除碳脱氮短程硝化反硝化多级AO工艺生物膜工艺微生物群落