短程反硝化用于污水脱氮的机制、影响因素和工艺研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-0632

摘要/Abstract

摘要：

短程反硝化可以将硝酸盐部分还原并实现亚硝酸盐的积累，是厌氧氨氧化反应获取亚硝酸盐底物的重要途径，在污水高效低耗脱氮中具有较大的应用潜力，成为近年来的研究热点。首先从短程反硝化的生物过程及相关微生物菌群类型方面介绍了短程反硝化的作用机制；随后针对碳源、C/N、环境条件、重金属等方面总结了影响短程反硝化过程的因素，并阐述了近几年短程反硝化工艺在实际污水脱氮过程中的工艺研究；最后，探讨了现阶段短程反硝化研究过程中存在的问题，并对工艺的优化启动策略进行了展望，以期为该工艺在污水脱氮中的进一步发展和应用提供理论支撑。

关键词: 短程反硝化, 生物脱氮, 亚硝酸盐积累, 厌氧氨氧化

Abstract:

Partial denitrification(PD) can reduce nitrate to nitrite, and is an important way to provide substrates steadily in anaerobic ammonia oxidization(ANAMMOX) reaction. PD has great potential in energy-efficient biological nitrogen removal of wastewater, and has become a research hotspot in recent years. In this work,the mechanism of PD was introduced from the aspects of its biological process and functional microorganisms. Then the key factors affecting the PD process, such as carbon source, carbon-nitrogen ratio, environmental conditions, and heavy metals, etc. were summarized. Moreover, the research on PD in biological nitrogen removal process in recent years was also reviewed. Finally, the problems existing in the current research and the aspects for further research of PD were discussed. This work is expected to provide theoretical supports for the development and application of PD in biological nitrogen removal of wastewater.

Key words: partial denitrification, biological denitrification, nitrite accumulation, ANAMMOX

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2024/V44/I7/19

图/表 2

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72	LU Wenkang， ZHANG Yanli， WANG Qingqing，et al. Achieving advanced nitrogen removal in a novel partial denitrification/anammox-nitrifying（PDA-N） biofilter process treating low C/N ratio municipal wastewater［J］. Bioresource Technology，2021，340：125661. doi:10.1016/j.biortech.2021.125661
73	ZHU Zixuan， ZHANG Xiaonong， ZHOU Li，et al. Highly efficient and robust treatment of low C/N actual domestic sewage via integrated fermentation，partial-nitrification，partial-denitrification and anammox（IFPNDA）［J］. Bioresource Technology，2023，384：129347. doi:10.1016/j.biortech.2023.129347
74	ZHANG Chuchu， GUO Lu， QIN Jiafu，et al. Combined partial denitrification-anammox with urea hydrolysis（U-PD-Anammox） process：A novel economical low-carbon method for nitrate-containing wastewater treatment［J］. Journal of Environmental Management，2023，326（Pt A）：116653. doi:10.1016/j.jenvman.2022.116653
75	ZHANG Miao， WAN Jiajie， FAN Yajun，et al. Bioaugmentation for low C/N ratio wastewater treatment by combining endogenous partial denitrification（EPD） and denitrifying phosphorous removal（DPR） in the continuous A²/O-MBBR system［J］. Journal of Environmental Management，2022，312：114920. doi:10.1016/j.jenvman.2022.114920
76	WANG Xiaoxia， ZHAO Ji， YU Deshuang，et al. Evaluating the potential for sustaining mainstream anammox by endogenous partial denitrification and phosphorus removal for energy-efficient wastewater treatment［J］. Bioresource Technology，2019，284：302-314. doi:10.1016/j.biortech.2019.03.127
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工艺	运行条件				性能表现				参考文献
工艺	反应器有效容积	处理对象	碳氮比	进水水质	NH₄ ⁺-N去除率/%	NO₃ ^--N去除率/%	ANAMMOX 脱氮贡献/%	TN去除率/%	参考文献
PNA+PDA（UCT）	69.9 L	生活污水+ 乙酸钠	2.9	ρ（NH₄ ⁺-N）=50 mg/L			47	78.5	〔64〕
N-EPDA （SBR）	10 L	生活污水	2~4	ρ（NH₄ ⁺-N）=（46.6±6.5） mg/L ρ（NO₃ ^--N）=（0.5±0.4） mg/L	88.3		78	83.5	〔71〕
PDA-N （生物滤池）	1 L	生活污水	3.0	ρ（NH₄ ⁺-N）=24.22 mg/L	97.8		98	75	〔72〕
IFPNDA （ABR-CSTR）		生活污水	3~4	ρ（NH₄ ⁺-N）=（46.2±6.6） mg/L ρ（NO₃ ^--N）<1 mg/L	86.1			87.5	〔73〕
U-PD-A （SBR+SABF）	5 L	硝酸盐废水+尿素废水	1.8	ρ（NO₃ ^--N）=190 mg/L		85		93.8	〔74〕
EPD+DPR （A2O-MBBR）	28 L	生活污水	3.85±0.5	ρ（NH₄ ⁺-N）=（60±10） mg/L ρ（PO₄ ^3--P）=（5.2±1） mg/L ρ（NO₃ ^--N）<2.0 mg/L	>99			84.77	〔75〕
EPD+DPR （SBR）	11.5 L	生活污水+硝酸盐废水	3.0	ρ（NH₄ ⁺-N）=34.9~55.4 mg/L ρ（PO₄ ^3--P）=3.4~6.9 mg/L	99.5			95	〔76〕
PD+PN+A （SBR）	14.5 m³	富氮矿井废水	2.1	ρ（NH₄ ⁺-N）=（92±36） mg/L ρ（NO₃ ^--N）=（43±16） mg/L	98.9	66.1		87.0	〔77〕

工艺	运行条件				性能表现				参考文献
工艺	反应器有效容积	处理对象	碳氮比	进水水质	NH₄ ⁺-N去除率/%	NO₃ ^--N去除率/%	ANAMMOX 脱氮贡献/%	TN去除率/%	参考文献
PNA+PDA（UCT）	69.9 L	生活污水+ 乙酸钠	2.9	ρ（NH₄ ⁺-N）=50 mg/L			47	78.5	〔64〕
N-EPDA （SBR）	10 L	生活污水	2~4	ρ（NH₄ ⁺-N）=（46.6±6.5） mg/L ρ（NO₃ ^--N）=（0.5±0.4） mg/L	88.3		78	83.5	〔71〕
PDA-N （生物滤池）	1 L	生活污水	3.0	ρ（NH₄ ⁺-N）=24.22 mg/L	97.8		98	75	〔72〕
IFPNDA （ABR-CSTR）		生活污水	3~4	ρ（NH₄ ⁺-N）=（46.2±6.6） mg/L ρ（NO₃ ^--N）<1 mg/L	86.1			87.5	〔73〕
U-PD-A （SBR+SABF）	5 L	硝酸盐废水+尿素废水	1.8	ρ（NO₃ ^--N）=190 mg/L		85		93.8	〔74〕
EPD+DPR （A2O-MBBR）	28 L	生活污水	3.85±0.5	ρ（NH₄ ⁺-N）=（60±10） mg/L ρ（PO₄ ^3--P）=（5.2±1） mg/L ρ（NO₃ ^--N）<2.0 mg/L	>99			84.77	〔75〕
EPD+DPR （SBR）	11.5 L	生活污水+硝酸盐废水	3.0	ρ（NH₄ ⁺-N）=34.9~55.4 mg/L ρ（PO₄ ^3--P）=3.4~6.9 mg/L	99.5			95	〔76〕
PD+PN+A （SBR）	14.5 m³	富氮矿井废水	2.1	ρ（NH₄ ⁺-N）=（92±36） mg/L ρ（NO₃ ^--N）=（43±16） mg/L	98.9	66.1		87.0	〔77〕

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