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环境工程学报 2025年第4期19卷 784-793页

作者：黎紫江史绪川王思琦陈福明邓昭滨罗泳翔肖雄梁钊启邓舟清研环境科技股份有限公司深圳市下坪环境园深圳市利赛环保科技有限公司

随着餐厨垃圾产量升高，餐厨废水的产量也越来越高，但餐厨废水水质复杂，油类、SS、COD和氨氮等污染物质量浓度高，高效低成本处理餐厨废水成为难题。本中试系统开发了“气浮-厌氧-缺氧-限氧-好氧”组合工艺，在某黑水虻养殖基地处理... 详细信息

随着餐厨垃圾产量升高，餐厨废水的产量也越来越高，但餐厨废水水质复杂，油类、SS、COD和氨氮等污染物质量浓度高，高效低成本处理餐厨废水成为难题。本中试系统开发了“气浮-厌氧-缺氧-限氧-好氧”组合工艺，在某黑水虻养殖基地处理餐厨废水，中试系统处理规模达4 t·d-1。运行113 d，生化段COD和TN平均去除率分别达94.3%和98.2%。其中限氧池的平均总氮去除率和平均容积去除负荷分别达79.4%和0.29 kg·（m3·d）-1，限氧池内厌氧氨氧化菌颗粒污泥浓度稳定在1 000 mg·L-1以上，证明了限氧池具有培养及截留厌氧氨氧化菌颗粒污泥的良好能力。本组合工艺脱氮除碳效果优异，性能稳定，节能省药，为餐厨废水处理领域提供了新路径。

关键词：短程硝化-厌氧氨氧化餐厨废水厌氧氨氧化菌颗粒污泥

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短程硝化-厌氧氨氧化工艺的挑战与对策

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化学通报 2024年第2期87卷 209-217,225页

作者：任书博张宁张瑞昌周鸣赵远魏学锋河南科技大学化学化工学院洛阳471000

短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺与传统生物脱氮工艺相比,具有能耗低、设备简单、污泥产率低等诸多优点,在污水脱氮领域备受关注。本文首先总结了PN/A工艺在实际应用中存在的一些挑战,如处理高C/N废水效果不佳、亚硝酸盐氧化细菌(NOB)抑... 详细信息

短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺与传统生物脱氮工艺相比,具有能耗低、设备简单、污泥产率低等诸多优点,在污水脱氮领域备受关注。本文首先总结了PN/A工艺在实际应用中存在的一些挑战,如处理高C/N废水效果不佳、亚硝酸盐氧化细菌(NOB)抑制困难、启动缓慢等,针对上述挑战提出了一些PN/A工艺的改进措施。可使用多种预处理技术来降低废水有机物含量,以减弱高C/N比废水的负面影响;根据NOB、厌氧氨氧化菌(AnAOB)、氨氧化细菌(AOB)之间生长条件的差异,通过调控温度、pH、溶解氧等环境条件或添加抑制剂来抑制NOB的生长。接着,总结了PN/A工艺快速启动的方法,即通过添加化学物质、物理场、外加AnAOB种泥并给予AnAOB最佳生长条件等方法,实现PN/A工艺的快速启动。最后,展望了该工艺未来有待深入研究的方向。

关键词：短程硝化-厌氧氨氧化高碳氮比厌氧氨氧化菌亚硝酸盐氧化菌抑制快速启动

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短程硝化-厌氧氨氧化-铁自养反硝化耦合系统的脱氮除磷效能与机制

短程硝化-厌氧氨氧化-铁自养反硝化耦合系统的脱氮除磷效能与机制

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作者：刘文斌哈尔滨工业大学

学位级别：博士

随着我国人民生活方式的改变和生活水平的提高,市政污水越来越呈现出低碳氮比（C/N）的特征,而畜禽养殖废水、厌氧消化液和垃圾渗滤液等废水低C/N的特点更加突出,有机碳源的缺乏使传统硝化反硝化工艺的脱氮效能受到很大限制。限氧活性... 详细信息

随着我国人民生活方式的改变和生活水平的提高,市政污水越来越呈现出低碳氮比（C/N）的特征,而畜禽养殖废水、厌氧消化液和垃圾渗滤液等废水低C/N的特点更加突出,有机碳源的缺乏使传统硝化反硝化工艺的脱氮效能受到很大限制。限氧活性污泥技术,可通过控制系统的溶解氧水平（<0.5 mg/L）,实现短程硝化-厌氧氨氧化（partial nitritation-anammox,PN/A）生物脱氮过程,且无需外加碳源,具有经济高效的技术优势。然而,PN/A过程产生的硝酸盐制约了系统的总氮（TN）去除效能,且低C/N条件不利于限氧活性污泥的聚磷过程,导致系统的磷酸盐去除效率较低。针对上述问题,本文提出了以零价铁（zero valent iron,ZVI）强化低C/N废水限氧生物处理系统脱氮除磷效能的技术思路,即通过外源ZVI的投加,在升流式限氧活性污泥系统中构建短程硝化-厌氧氨氧化-铁自养反硝化（partial nitritation-anammox and iron based denitrification,PNAID）相耦合的生物脱氮途径,并借助于Fe（II）和Fe（III）的化学絮凝沉淀作用强化磷酸盐的去除。通过生物脱氮功能菌群富集物的培养实验,首先探究了ZVI添加对氨氧化菌（AOB）、亚硝酸盐氧化菌（NOB）、厌氧氨氧化菌（ANAMMOX）和反硝化菌（DNB）菌群代谢活性的影响。结果表明,ZVI剂量与菌群代谢活性之间存在明显的“剂量-效应”关系,适量的ZVI能够刺激关键酶的活性,加速功能菌群对目标底物的利用和转化。在此基础之上,平行构建和运行了R1（无ZVI）和R2（按有效容积以300 mg/L一次性投加ZVI,4天1次）两套升流式限氧活性污泥系统。在HRT 8 h、28°C,以及进水氨氮（NH4+-N）和总磷（TP）分别为320 mg/L和18 mg/L左右的条件下,R1的TN和TP去除率分别稳定在80.1%和13.9%左右,而R2的平均去除率分别高达90.1%和80.2%左右,较R1分别提高了10.0%和66.3%。这一结果说明,以ZVI强化低C/N废水限氧生物处理系统的脱氮除磷效能,是可行且有效的。在R2成功实现PNAID耦合脱氮基础上,进一步考察了温度（分阶段从30°C降低为12°C）对PNAID系统脱氮除磷效能的影响,尤其是在低温（12°C）下的长期运行特征及稳定性。结果表明,温度对R1和R2的TP去除率影响不大,而对TN的去除率影响显著。在为期421天的连续调控运行中,R1和R2的TP去除率分别维持在10.7%和74.1%左右。当温度降低为12°C后,R2的NH4+-N和TN去除率仍高达84.3%和82.2%左右,而R1仅为63.1%和45.3%左右。研究发现,外源ZVI不仅能够有效促进限氧活性污泥的颗粒化,并改善污泥颗粒的性状,还能显著降低AOB、ANAMMOX和DNB菌群的温度相关系数和表观活化能,提高其耐低温能力。微生物群落结构分析表明,生物脱氮功能菌群AOB（Nitrosomonas和Nitrosococcus）、ANAMMOX（Candidtus Brocadia和Candidtus Kuenenia）和DNB（Pseudomonas和Thauera）,在R2中的相对丰度分别是R1的1.94、1.24和1.98倍。以上结果说明,外源ZVI可通过改善污泥颗粒性状、诱导脱氮功能菌群富集、刺激功能菌群生长代谢活性和耐低温能力等机制,有效强化PNAID系统在低温下的脱氮除磷效能。为探讨PNAID工艺对低NH4+-N、低C/N市政污水的生物脱氮除磷效能,采用与初次启动相似的控制条件,对R2进行了重新启动。经过87天的连续运行,反应器内再次成功建立了PNAID耦合脱氮途径。在此基础上,通过分阶段降低进水NH4+-N浓度（300、200、100和60 mg/L）的方式,重点考察了PNAID系统在低NH4+-N下的长期运行特征和脱氮除磷效能。结果显示,当进水NH4+-N和TP分别为58.2 mg/L和6.0 mg/L左右时,PNAID系统对TN和TP的去除率分别高达97.4%和92.0%左右。研究发现,随着NH4+-N浓度降低,与铁自养反硝化菌代谢相耦合的优势ANAMMOX菌属Candidatus＿Brocadia,逐渐被Candidatus Kuenenia替代,而反硝化关键酶NAR和NIR的活性也因ZVI的参与而显著提高。分析发现,ZVI强化限氧活性污泥系统脱氮效能的机制是多方面的。在ZVI参与下,限氧活性污泥分泌信号分子N-酰化高丝氨酸内酯（N-acyl homoserine lactone,AHLs）的能力显著提高,有力介导了菌群的EPS合成分泌及聚集行为,而铁氧化物的吸附和“骨架”作用,使颗粒污泥的结构

关键词：脱氮除磷零价铁短程硝化-厌氧氨氧化铁自养反硝化

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短程硝化-厌氧氨氧化处理焦化废水的研究

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冶金能源 2007年第5期26卷 55-58,62页

作者：吕艳丽单明军王旭杜杨辽宁科技大学环境工程系

采用短程硝化-厌氧氨氧化生物脱氮新工艺进行焦化生产废水处理的研究，详细讨论了各个处理环节的运行情况和效果。通过新处理工艺的焦化废水各出水指标均达到国家排放标准一级，总氮去除率达到70％～80％，克服了传统硝化反硝化生物脱... 详细信息

采用短程硝化-厌氧氨氧化生物脱氮新工艺进行焦化生产废水处理的研究，详细讨论了各个处理环节的运行情况和效果。通过新处理工艺的焦化废水各出水指标均达到国家排放标准一级，总氮去除率达到70％～80％，克服了传统硝化反硝化生物脱氮技术的缺陷，有效地避免了氮素对水体的污染。

关键词：焦化废水短程硝化-厌氧氨氧化生物脱氮

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反硝化耦合短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理餐厨沼液研究

反硝化耦合短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理餐厨沼液研究

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作者：施如意南京理工大学

学位级别：硕士

餐厨沼液具有高氨氮、低碳氮比等特点，脱氮过程存在缺少碳源的问题，传统硝化反硝化处理沼液需要外加碳源，导致处理成本较高。而“短程硝化-厌氧氨氧化”这种脱氮组合工艺，有着无需投加碳源、节省曝气量、不造成二次污染等优点，具... 详细信息

餐厨沼液具有高氨氮、低碳氮比等特点，脱氮过程存在缺少碳源的问题，传统硝化反硝化处理沼液需要外加碳源，导致处理成本较高。而“短程硝化-厌氧氨氧化”这种脱氮组合工艺，有着无需投加碳源、节省曝气量、不造成二次污染等优点，具备广泛的发展前景。　　本研究从厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应基质NO2--N的获取出发，利用序批式反应器（SBR）考察了氨氮负荷、溶解氧和停留时间等因素对于短程硝化（PartialNitrification，PN）实现的影响;针对沼液的特征组分分析，考察了有机物、基质浓度和盐度等因素对厌氧氨氧化脱氮的影响;针对PN-ANAMMOX工艺出水中含NO3--N的问题，采用前置反硝化耦合短程硝化-厌氧氨氧化（DN-PN-ANAMMOX）工艺处理餐厨沼液，以期为处理餐厨沼液的工程应用提供参考，研究的主要内容如下：　　以模拟废水为进水，短程硝化、厌氧氨氧化、反硝化反应器分别运行至第10d、第11d、第8d成功启动，启动成功后各反应器内氮去除率分别为99.7%、91.5%和90.7%。　　模拟废水启动反应器及控制阶段：（1）在SBR反应器中，溶解氧为0.7mg/L时，短程硝化效果最佳，NH4+-N去除率和NO2--N积累率均达到91.0%以上，最佳HRT为8~10h，此时出水NO2--N/NH4+-N为1.0~1.32之间，满足ANAMMOX进水条件;（2）在UASB反应器中，进水基质浓度比为1.1~1.2时，ANAMMOX脱氮效率达到最高，总氮去除负荷NRR达到1.06kgTN/（m3·d）;（3）盐度对厌氧氨氧化菌双向影响的浓度阈值为15g/LNaCl;（4）COD浓度为100mg/L时，ANAMMOX的脱氮效率最佳。　　反硝化-短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理餐厨沼液阶段，考察了C/N比和总氮负荷对组合工艺的影响，研究结果如下：（1）进水平均C/N比为0.9时，组合工艺的运行性能最佳，平均出水总氮浓度为28.34mg/L，总氮去除率（NRE）为98.4%;（2）提升负荷试验表明，组合工艺具有较强的抗冲击负荷能力，进水总氮负荷为1.60kg/（m3·d）时，平均出水总氮为30.17mg/L，平均总氮去除率（NRE）为97.5%;（3）组合工艺可以降解餐厨沼液中的大部分易降解有机物，反应器进水COD平均浓度为928.29mg/L，出水COD平均浓度为322.12mg/L，平均去除率为64.7%;（4）组合工艺处理餐厨沼液，具有良好的脱氮性能，脱氮过程中未投加碳源，直接运行成本为7.52元/m3。　　利用高通量测序技术分别对反应器内污泥进行微生物菌群解析，发现：（1）SBR反应器中，启动完成后，系统内产生与脱氮功能相关的新菌群，AOB菌Nitrosomonas和反硝化菌Denitratisoma，未检测到NOB菌，表明短程硝化启动完成;（2）ANAMMOX反应器中，启动完成后，发现UASB反应器存在两种厌氧氨氧化菌：CandidatusKuenenia和CandidatusBrocadia，表明厌氧氨氧化菌在启动运行过程中成功富集。

关键词：餐厨沼液反硝化短程硝化-厌氧氨氧化生物脱氮微生物群落碳氮比

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不同供氧策略对SBBR反应器实现短程硝化厌氧氨氧化的影响分析

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环境科学学报 2007年第11期27卷 1809-1817页

作者：王荣娟杨朝晖曾光明徐峥勇浣勇刘有胜湖南大学环境科学与工程学院长沙410082 长沙市固体废弃物处理中心长沙410202

以氨氮浓度较高的垃圾渗滤液为处理对象,分析研究了不同供氧策略对SBBR反应器实现短程硝化厌氧氨氧化的影响.在4种不同供氧策略(a、b、c和d的总供氧时间分别为16h、12h、12h和8h;好氧/厌氧交替频率分别为4h/2h、3h/3h、2h/2h和2h/4h)下... 详细信息

以氨氮浓度较高的垃圾渗滤液为处理对象,分析研究了不同供氧策略对SBBR反应器实现短程硝化厌氧氨氧化的影响.在4种不同供氧策略(a、b、c和d的总供氧时间分别为16h、12h、12h和8h;好氧/厌氧交替频率分别为4h/2h、3h/3h、2h/2h和2h/4h)下同步启动反应器,保持各反应器内环境温度为(30.0±0.5)℃,并控制曝气阶段溶解氧(DO)浓度为(1.2±0.1)mg·L-1.实验结果表明,反应器内的微生物经过124d的驯化和增殖,具有一定的脱氮能力,但是效果不同,其中,采用总供氧时间为12h,好厌氧交替频率为2h/2h供氧策略的反应器c效果最好,氨氮去除率达到96.6%左右,而且抗氨氮冲击负荷的能力最强,最大的氨氮容积负荷为0.186g·(L·d)-1;在曝气阶段由于DO浓度的限制,亚硝酸盐出现积累;缺氧阶段,由于厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌的协同作用,亚硝酸盐氮和氨氮同时被去除,且没有硝酸盐的积累.从4个反应器和渗滤液原水中提取细菌总DNA,通过PCR-DGGE技术获得DGGE图谱.分析图谱中各泳道的条带数目和条带亮度、各泳道间的相似性系数Cs值,结果表明,不同供氧策略对反应器内的细菌多样性和种群结构产生了较大影响.

关键词：供氧策略 SBBR PCR-DGGE 短程硝化-厌氧氨氧化垃圾渗滤液

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生活污水短程硝化--厌氧氨氧化原位启动与性能强化机理

生活污水短程硝化--厌氧氨氧化原位启动与性能强化机理

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作者：张建华北京工业大学

学位级别：博士

短程硝化-厌氧氨氧化(partial nitrification and anammox，PNA)是一种新型自养脱氮工艺，可以实现氮的高效去除并且节约能耗。目前，PNA工艺已经成功应用于高氨氮废水处理，但对于氨氮浓度与温度较低、化学需氧量(chemical oxygen dem... 详细信息

短程硝化-厌氧氨氧化(partial nitrification and anammox，PNA)是一种新型自养脱氮工艺，可以实现氮的高效去除并且节约能耗。目前，PNA工艺已经成功应用于高氨氮废水处理，但对于氨氮浓度与温度较低、化学需氧量(chemical oxygen demand，COD)含量相对较高的生活污水而言，PNA工艺的应用还存在一些瓶颈问题，其主要难点在于稳定实现短程硝化与有效富集厌氧氨氧化菌。此外，维持生活污水PNA系统的稳定运行与高效脱氮也是一大挑战。　　针对上述问题，以实际生活污水为处理对象，首先启动部分短程同步除磷(partial nitritation and simultaneously phosphorus removal，PNSPR)系统，探究短程硝化工艺快速启动与稳定、高效运行的机理;其次，考察原位富集厌氧氨氧化菌、强化生活污水脱氮的可行性，并探究系统在低温下的运行性能;在前期研究基础上，提出一种原位启动生活污水PNA系统的有效策略。主要研究成果如下:　　(1)接种反硝化除磷污泥，通过厌/好氧交替运行快速启动生活污水PNSPR系统，可为厌氧氨氧化反应提供合适的进水条件　　接种反硝化除磷污泥，通过厌/好氧交替结合曝气时间控制与短污泥龄的运行方式，在室温下运行23天便启动了PNSPR系统，出水氨氮与亚硝态氮浓度之比约为1∶1，平均亚硝积累率(nitrite accumulation rate，NAR)与磷酸盐去除率分别为95％与93％。反硝化除磷污泥中含有大量聚磷菌，而硝化细菌的含量很少，在厌/好氧交替与短污泥龄的运行条件下，可以有效抑制并淘洗亚硝酸盐氧化细菌(nitrite oxidizing bacteria，NOB)，促进氨氧化细菌(ammonium oxidizing bacteria，AOB)的优先富集与短程硝化的实现，同时也有利于生物除磷。此外，反硝化除磷污泥的高含磷量与生物除磷作用可以促进污泥颗粒化，结合高水力剪切力与短污泥沉降时间，经67天便实现了PNSPR污泥颗粒化，利于系统高效运行。　　(2)PNSPR系统在水质波动与低温条件下可维持稳定、高效运行，与厌氧氨氧化系统串联运行后可实现生活污水高效脱氮　　生活污水PNSPR系统可以长期稳定、高效运行，即使在进水水质波动与低温(＜15℃)条件下也可维持良好的运行效果，平均NAR与氨氮氧化速率分别为97.4％与10.9mgN/L/h，平均磷酸盐去除率为93.2％。厌/好氧交替运行与短污泥龄利于NOB的抑制与PNSPR系统的稳定运行;此外，系统中存在部分耐寒微生物，并且随着温度的降低，污泥中胞外聚合物(extracellular polymeric substances，EPS)的含量明显增加，这可能利于系统在低温下的高效运行。PNSPR系统可为厌氧氨氧化反应提供良好的进水，与厌氧氨氧化系统串联运行后可以实现生活污水高效脱氮，平均出水总氮浓度为7.4±2.0mgN/L。　　(3)考察在生物膜系统中原位富集厌氧氨氧化菌、强化污水脱氮的可行性　　以全程硝化污泥作为接种污泥，考察通过厌/好/缺氧(anaerobic/oxic/anoxic，A/O/A)交替的运行方式在序批式生物膜反应器(sequencing batch biofilm reactor,SBBR)中原位富集厌氧氨氧化菌、强化生活污水脱氮的可行性。在系统启动过程中，AOB与厌氧氨氧化菌的丰度均快速增长，二者的活性也明显提高。其中，厌氧氨氧化菌的相对丰度由“未检出”增加至0.61％，实现了原位富集。而NOB增长缓慢且活性受到明显抑制。运行101天后系统启动成功，脱氮效果良好，在进水总氮为43.4-63.7mgN/L的条件下，平均出水氮浓度为6.3±2.0mgN/L，且厌氧氨氧化反应可能是主要的脱氮路径。生物膜、A/O/A运行与低溶解氧(dissolved oxygen，DO)利于厌氧氨氧化菌的富集;此外，后置缺氧反应利于NOB活性抑制且可以促进内源反硝化作用，进而提高系统的脱氮效果与稳定性。　　(4)研究表明A/O/A的运行模式对于生活污水PNA系统高效脱氮十分重要，并探究了系统在低温下稳定运行的机理　　在A/O/A的运行模式下，PNA系统可以实现生活污水稳定、高效脱氮，且低温(13℃)并未对系统造成明显影响，平均总氮去除率为90.3±2.9％。独特的A/O/A模式不仅利于PNA自养脱氮作用，还可充分利用进水中的有机物进行反硝化作用，进而实现高效脱氮。典型周期运行中，PNA、内源反硝化与反硝化作用的脱氮贡献率分别为60.4％、25.7％与13.9％，实现了自养与异养微生物的协同脱氮。此外，温度降低过程中，系统内的菌群结构相对稳定，耐寒微生物有所富集;且低温刺激了EPS的分泌，尤其是紧密

关键词：生活污水短程硝化-厌氧氨氧化原位启动强化脱氮菌群结构

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厌氧消化-短程硝化厌氧氨氧化处理豆制品废水研究

厌氧消化-短程硝化厌氧氨氧化处理豆制品废水研究

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作者：宋彧安徽建筑大学

学位级别：硕士

随着生产大豆蛋白企业的发展,生产过程中排放的废水水量巨大。豆制品废水是一类高有机废水,氨氮含量高,水质变化大呈酸性,导致对其处理难度大,效率低。使用传统的硝化反硝化脱氮技术处理此类废水,会面临能源消耗多,处理成本高,处理效果... 详细信息

随着生产大豆蛋白企业的发展,生产过程中排放的废水水量巨大。豆制品废水是一类高有机废水,氨氮含量高,水质变化大呈酸性,导致对其处理难度大,效率低。使用传统的硝化反硝化脱氮技术处理此类废水,会面临能源消耗多,处理成本高,处理效果不理想等问题。短程硝化-厌氧氨氧化（PN/A）工艺作为新型自养脱氮技术,具备高效脱氮、节约能耗、无需额外添加碳源和污泥产量低等优点。本研究针对豆制品废水的特点,提出了厌氧消化-短程硝化厌氧氨氧化组合工艺处理豆制品废水。首先启动厌氧消化UASB和短程硝化SBR反应器,探究HRT、温度和DO浓度等运行参数的改变对反应器处理豆制品废水的效果及运行稳定性的影响,寻求最佳的运行条件。厌氧氨氧化进行适应性调整后与厌氧消化、短程硝化反应器耦合串联,考察组合工艺对豆制品废水的脱氮性能和运行效果。此外,实验期间采用高通量测序、粒径分析和傅立叶红外光谱等手段表征微生物群落分布、污泥形态以及官能团等情况。论文主要研究内容和结论如下: （1）厌氧消化中接种厌氧污泥,逐渐缩小进水稀释比例和碳酸氢钠投加量,在HRT=24 h,温度30℃-32℃条件下成功启动厌氧消化反应器,最终出水平均COD浓度维持在90 mg/L左右。厌氧消化UASB对总氮几乎没有去除效果,出水总氮主要以NH4+-N形式存在。（2）通过调整厌氧消化反应器的HRT和运行温度,反应的最佳条件为:HRT=24 h,温度设置为34℃。此时COD的平均去除率在92.16%,出水平均COD浓度可达到81.52 mg/L。随着HRT不断减小,此阶段未添加碳酸氢钠调节进水p H,反应器仍能维持出水p H和VFAs的正常水平,表明系统有较好的缓冲能力。（3）短程硝化SBR反应器中接种好氧污泥,在进水氨氮浓度180 mg/L,温度30℃-32℃,DO浓度在0.3 mg/L-0.5 mg/L的条件下历经80个周期成功启动短程硝化反应,此时亚硝酸盐氮积累率达到50.85%。运行至第99个周期时,反应器出水NO2--N浓度=118.35 mg/L,NO3--N=15.09 mg/L,亚硝酸盐氮平均积累率在88.82%,此时短程硝化效果良好。（4）通过投加KHCO3维持进水p H在7.5以上,使短程硝化反应中氨氮尽可能转化为亚硝酸盐氮。在此基础上,探究DO浓度改变对短程硝化效果的影响。结果显示,进水p H在7.5以上,DO浓度为0.5 mg/L时,亚硝酸盐氮积累率最高可达到92.35%,同时对氨氮去除效果良好,出水氨氮的平均浓度在25 mg/L左右。（5）分别采集标准混合溶液和反应器出水水样紫外光谱,建立三种不同波段选择的偏最小二乘法（i PLS、bi PLS、si PLS）构建硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度与紫外光谱的数学模型。结果显示si PLS模型效果最佳,反应器出水含量校正模型的相关系数分别为0.9393和0.9507,RMSECV值分别为1.6504、0.4421,预测模型的相关系数为0.9992和0.9119,RMSEP值分别为1.3418、2.6770。（6）针对豆制品废水特点,分别对短程硝化和厌氧氨氧化反应器进行适应性调整。短程硝化系统进水氨氮浓度达到160.55 mg/L时,氨氮去除率在83.59%,系统亚硝酸盐氮积累率平均维持在90%以上。厌氧氨氧化系统对短程硝化出水中氨氮和亚硝酸盐氮的去除率均可达到95%以上,总氮去除率达到80.63%。（7）经过适应性调试后,三个反应器串联耦合为组合工艺。将43%厌氧消化出水与57%短程硝化出水混合进入厌氧氨氧化系统处理。组合工艺的总COD去除率均在95%以上,由厌氧消化反应器处理的COD量占总去除量的94%。组合工艺对氨氮和亚硝酸盐氮的去除率分别为96.52%和98.97%,对总氮的平均去除率在79%左右。厌氧消化Syntrophorhabdus相对丰度提高至12.51%,短程硝化中Nitrosomonas丰度大幅度提高到40.03%,厌氧氨氧化中优势菌属Candidatus Brocadia丰度提高至34.28%。随后调整厌氧消化和短程硝化出水比例分别为38%、62%时,组合工艺整体的脱氮效果最佳,总氮平均去除率可达到82.64%。图[38]表[23]参[136]

关键词：厌氧消化短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺豆制品废水脱氮性能

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基于机器学习的短程硝化/短程反硝化-厌氧氨氧化工艺脱氮性能预测与关键参数识别

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环境工程 2024年第9期42卷 180-190页

作者：吴宇伦李泽敏成晓倩邱光磊韦朝海华南理工大学环境与能源学院广州510006 华南师范大学环境学院广州510006

短程硝化-厌氧氨氧化(PNA)与短程反硝化-厌氧氨氧化(PDA)工艺的脱氮性能会受到许多参数的影响。在综合考虑各种参数的基础上,对2种工艺的脱氮性能进行预测,并识别关键参数,能够为其实际工程应用提供优化目标。解决上述问题时,实验方法... 详细信息

短程硝化-厌氧氨氧化(PNA)与短程反硝化-厌氧氨氧化(PDA)工艺的脱氮性能会受到许多参数的影响。在综合考虑各种参数的基础上,对2种工艺的脱氮性能进行预测,并识别关键参数,能够为其实际工程应用提供优化目标。解决上述问题时,实验方法耗时耗力,而传统数学模型难以处理非线性关系。因此采用机器学习技术,构建的随机森林(RF)机器学习模型对2个工艺的出水总氮(TN)浓度进行了高精度预测,对PNA和PDA工艺出水TN浓度预测结果的决定系数(R^(2))分别为0.728、0.812。SHAP方法能够较好地解释模型的预测过程,并对各参数进行了重要性排序。在PNA工艺中,出水TN浓度主要受到进水TN浓度及COD浓度的影响。在PDA工艺中,出水TN浓度首先受进水TN浓度及氮负荷的约束。在此基础上,进水COD浓度作为另一重要因素影响着工艺的出水TN浓度。进水COD浓度在2个工艺中的共同重要性表明,2种工艺在实际应用时需要预先做好污废水中碳源的管理与分配,预分离与应用策略非常重要。该研究采用机器学习模型为PNA与PDA工艺脱氮性能的预测提供了方法指导,并基于SHAP的模型解释为2种工艺在实际应用时的关键参数识别与优化提供了选择依据。

关键词：短程硝化-厌氧氨氧化短程反硝化-厌氧氨氧化机器学习 SHAP分析工艺参数

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多途径亚硝化实现主流厌氧氨氧化工艺深度脱氮

多途径亚硝化实现主流厌氧氨氧化工艺深度脱氮

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作者：赵鑫超青岛大学

学位级别：硕士

近年来,主流短程硝化-厌氧氨氧化(Partial nitrification-anammox,PN/A)工艺受到广泛关注。然而,城市污水PN/A工艺在实际应用中还面临着许多挑战,其中亚硝酸盐氧化菌(Nitrite oxidizing bacteria,NOB)易积累是主要难点。NOB可与厌氧氨... 详细信息

近年来,主流短程硝化-厌氧氨氧化(Partial nitrification-anammox,PN/A)工艺受到广泛关注。然而,城市污水PN/A工艺在实际应用中还面临着许多挑战,其中亚硝酸盐氧化菌(Nitrite oxidizing bacteria,NOB)易积累是主要难点。NOB可与厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonia oxidizing bacteria,An AOB)竞争亚硝酸盐氮,导致出水硝酸盐氮浓度升高,脱氮性能较差。此外,在长期运行过程中,An AOB丰度下降,不利于系统的稳定。本研究针对上述问题,探讨了不同亚硝酸盐氮生成速率对NOB和An AOB竞争机制的影响;研究了NOB与An AOB协同脱氮机制;最后,考察了不同进水有机物(Chemical oxygen demand,COD)对内源短程反硝化菌演替规律及其与An AOB协同脱氮的影响。主要研究成果如下:(1)提出了在间歇曝气条件下,亚硝酸盐氮生成速率是影响An AOB基质竞争优势的关键因素当溶解氧(Dissolved oxygen,DO)浓度从0.4 mg/L增加到0.6mg/L时,尽管Nitrospira丰度高达1.5×10copies/L,Nitrosomonas丰度从0.14%增加到0.22%,为An AOB提供更多的亚硝酸盐氮,促进其生长富集(增长了77.4%)。曝气阶段向反应器中额外添加7.14 mg N/(L·h)的亚硝酸盐氮,使An AOB丰度进一步提高117.6%,比空白反应器提高了40.2%。NOB丰度由1.4×10copies/L下降至1.2×10 copies/L。结果表明,随着亚硝酸盐氮生成速率增加,An AOB比NOB更具有竞争亚硝酸盐氮优势。(2)本试验证明了极低DO浓度可以诱导Nitrospira多功能代谢,并与Candidatus Brocadia协同脱氮本研究按照25:1的比例接种全程硝化活性污泥和Anammox颗粒污泥启动主流PN/A反应器,在间歇曝气(DO浓度为0.10-0.12 mg/L)条件下运行。总氮(Total Inorganic Nitrogen,TIN)去除率达到96.4±1.7%,实现深度脱氮。质量平衡分析表明,系统中92%氮由Anammox反应去除,亚硝酸盐氮氧化得到有效抑制。然而,PN/A系统中Nitrospira(优势NOB)丰度从0.70%显著增加至5.49%,与Candidatus Brocadia(优势An AOB)呈现相似的上升趋势。宏基因组测序结果显示,Nitrospira中具有较高丰度的amo(氨氮→亚硝酸盐氮),表明Nitrospira可能具有短程硝化的潜力,可为Candidatus Brocadia提供基质,促进An AOB生长富集,提高系统脱氮性能。对于Nitrospira的短程硝化性能来说,低DO浓度环境可能是其主要诱导因素。(3)探究了进水COD浓度对于内源短程反硝化菌演替规律的影响在低氧(DO:0.10-0.12mg/L)间歇曝气条件下运行城市污水PN/A工艺。当COD浓度从174.8下降到70.4 mg/L,TIN去除率从96.1±2.0%下降到82.4±6.4%,经过长期运行,TIN去除率仅为59.1±9.5%,脱氮效果恶化,这可能是碳源不足导致。当COD浓度升高到97.0 mg/L,脱氮效果恢复(91.0±3.3%)。随着进水COD浓度从174.8下降到97.0 mg/L,内源短程反硝化菌Candidatus Competibacter丰度从7.4%下降到0.5%,而Thauera丰度显著增加到8.1%,这表明,内源短程反硝化优势菌发生演替,持续为An AOB提供亚硝酸盐氮,促进其生长富集。此外,Nitrosomonas丰度增加到3.0%,为An AOB提供更多基质。在低氧和低进水COD浓度(97.0 mg/L)条件下,系统实现高效稳定脱氮。总的来说,该工艺在低碳氮比城市污水的处理应用中具有巨大潜力。

关键词：城市污水短程硝化-厌氧氨氧化短程反硝化间歇曝气微生物群落结构

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