来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2021/7/23 16:19:42
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FESE | 前沿研究:中国水环境集团研发团队 全生物膜轻质填料固定床HBR工艺实现市政污水厌氧氨氧化高效脱氮

论文标题:Partial anammox achieved in full scale biofilmprocess for typical domestic wastewater treatment (中国水环境集团研发团队 全生物膜轻质填料固定床HBR工艺实现市政污水厌氧氨氧化高效脱氮)

期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者:Feng Hou, Ting Zhang, Yongzhen Peng, Xiaoxin Cao, Hongtao Pang, Yanqing Shao, Xianchun Lu, Ju Yuan, Xi Chen, Jin Zhang

发表时间: 13 Jul 2021

DOI:10.1007/s11783-021-1467-6

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编者荐语:

《前沿》系列英文科技期刊之《环境科学与工程前沿》中国水环境集团研发团队前沿研究

原文链接:

https://journal.hep.com.cn/fese/EN/PDF/10.1007/s11783-021-1467-6

文章出版:Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(3): 33

原文信息

题目:

Partial anammox achieved in full scale biofilmprocess for typical domestic wastewater treatment

作者:

Feng Hou1,2, Ting Zhang1,2, Yongzhen Peng2,3, Xiaoxin Cao1,2, Hongtao Pang1,2, Yanqing Shao1,2, Xianchun Lu1,2, Ju Yuan1, Xi Chen4, Jin Zhang1

作者单位:

1 China Water Environment Group Co. Ltd., Beijing 101101, China

2 National Engineering Laboratory for Advanced Municipal Wastewater Treatment and Reuse Technology, Beijing 100124, China

3 Department of Energy and Environmental Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China

4 Department of Civil and Environmental Engineering and Andlinger Center for Energy and the Environment, Princeton University, Princeton, NJ 08544, USA

关键词:

Domestic wastewater ; Fullscale ; Anammox ; Biofilm

文章亮点

• 全生物膜轻质填料固定床HBR工艺在缺氧区有效富集了厌氧氨氧化菌;

• 主流部分厌氧氨氧化脱氮效果稳定,出水水质优于一级A标准;

• HBR工艺在节地、节能型市政污水深度脱氮方面有重要应用价值。

文章简介

我国是缺地缺水型国家,传统市政污水处理设施不仅占地面积大,且能耗、药耗高,污水再生利用率低。在碳达峰、碳中和目标下,降低污水处理的能耗、药耗、减少碳排放是市政污水处理行业升级改造的迫切需求。厌氧氨氧化技术因曝气少、无需外加有机碳源、污泥产量小等优势,是目前极有前景的新型生物脱氮技术。然而慢生型厌氧氨氧化菌在常温、低浓度市政污水处理体系中难以大规模持留或富集,限制了这一工艺的实际应用。

中国水环境集团研发团队,在国家水专项的支持下开展产学研协同创新,充分发挥生物膜工艺生物量截留和长泥龄的优势,开发了全生物膜的轻质填料固定床 hybrid biofilm reactor(HBR)工艺,实现了厌氧氨氧化菌快速富集和深度脱氮,开展了300 吨/天的生产性研究,总水力停留时间仅8小时。通过短期投加羟胺快速实现短程硝化,为厌氧氨氧化菌提供了稳定亚硝氮基质来源。微生物群落分析结果表明,厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia在HBR工艺的缺氧区得到了有效富集,其占缺氧区总微生物的丰度从第1天的0%增加到了第130天的0.33%和第213天的2.89%。7个月连续试验结果显示,HBR工艺对实际生活污水具有良好的处理效果,出水COD、NH4+-N、TN、SS分别为12 mg/L、0.662 mg/L、7.2 mg/L、6 mg/L,出水水质优于一级A标准,实现了主流部分厌氧氨氧化的稳定运行。

图1 摘要图

图2 HBR工艺示意图  a)正常模式  b)反洗模式

摘要

The slow initiation of anammox for treating typical domestic wastewater and the relatively high footprint of wastewater treatment infrastructures are major concerns for practical wastewater treatment systems. Herein, a 300 m3/d hybrid biofilm reactor (HBR) process was developed and operated with a short hydraulic retention time (HRT) of 8 h. The analysis of the bacterial community demonstrated that anammox were enriched in the anoxic zone of the HBR process. The percentage abundance of Candidatus Brocadia in the total bacterial community of the anoxic zone increased from 0 at Day 1 to 0.33% at Day 130 and then to 2.89% at Day 213. Based upon the activity of anammox bacteria, the removal of ammonia nitrogen (NH4+-N) in the anoxic zone was approximately 15%. This showed that the nitrogen transformation pathway was enhanced in the HBR system through partial anammox process in the anoxic zone. The final effluent contained 12 mg/L chemical oxygen demand (COD), 0.662 mg/L NH4+-N, 7.2 mg/L total nitrogen (TN), and 6 mg/L SS, indicating the effectiveness of the HBR process for treating real domestic wastewater.

编者点评

我国市政污水处理工程普遍存在占地面积大、能耗药耗高等问题,亟需构建全新的污水处理低碳路线和技术体系。近年来,奥地利、美国、荷兰等国已有污水处理设施通过厌氧氨氧化、好氧颗粒污泥等新型低能耗工艺实现了能量中和。本文开发的轻质填料固定床HBR工艺在规模化市政污水脱氮系统中有效富集了厌氧氨氧化菌,突破了主流厌氧氨氧化技术发展应用的重要瓶颈,同时实现了节地、节能、水质提升的多重目标,对于助推我国污水处理行业绿色低碳发展具有重要价值。

本期编辑

肖锐,男,25岁,浙江大学环境与资源学院2017级环境科学与工程专业博士生,导师为逯慧杰研究员,从事市政污水主流厌氧氨氧化技术与微生物学研究。

投稿与检索

http://journal.hep.com.cn/fese/EN/2095-2201/home.shtml

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