城市污水PN/A工艺中NOB抑制的挑战与对策研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2024-0491

摘要/Abstract

摘要：

短程硝化-厌氧氨氧化（PN/A）工艺因节省曝气能耗、无需外加碳源及污泥产量少等优势，成为城市污水生物脱氮工艺的研究热点。城市污水低温、低氨氮的特性使得PN/A工艺中亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性抑制困难，进而影响PN/A系统的脱氮效能及稳定性。综述了城市污水PN/A工艺中NOB抑制的挑战及对应解决策略，包括曝气控制、基于生物膜及颗粒污泥的污泥龄（SRT）控制、基于游离氨（FA）/游离亚硝酸（FNA）的NOB活性抑制、强化氨氧化菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（AnAOB）活性，以及多种抑制策略联合等。为助力主流PN/A工艺运行调控提供了新思路，并指出深化基础理论研究、开发新型组合工艺强化对NOB的抑制以及提升脱氮性能的稳定性是未来的发展方向。

关键词: 城市污水, 短程硝化-厌氧氨氧化工艺, 亚硝酸盐氧化菌抑制, 氨氧化菌, 亚硝酸盐积累

Abstract:

Partial nitritation and Anammox(PN/A) combined process has become a research hotspot in urban wastewater denitrification process due to the advantages of saving aeration energy, no additional carbon source and low sludge production. The characteristics of low temperature and low ammonia nitrogen in urban wastewater make it difficult to inhibit the activity of nitrite oxidizing bacteria(NOB) in PN/A process, which affects the denitrification efficiency and stability of PN/A system. Therefore, this article reviewed the challenges for NOB inhibition in urban wastewater PN/A process and the corresponding solutions, including aeration control, sludge retention time(SRT) control based on biofilm and granular sludge, inhibition of NOB activity based on free ammonia(FA)/free nitrous acid(FNA), enhancement of ammonia oxidizing bacteria(AOB) and anaerobic ammonia oxidizing bacteria(AnAOB), and the combination of multiple inhibition strategies. It provided a new idea for the operation and control of the mainstream PN/A process, and pointed out that deepening basic theoretical research, developing new combined processes to strengthen the inhibition of NOB and improving the stability of denitrification performance were the future development directions.

Key words: urban wastewater, PN/A process, NOB inhibition, AOB, nitrite accumulation

中图分类号:

X703

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图/表 3

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75	GUSTAVSSON D J I， SUAREZ C， WILÉN B M，et al. Long-term stability of partial nitritation-Anammox for treatment of municipal wastewater in a moving bed biofilm reactor pilot system［J］. Science of the Total Environment，2020，714：136342. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.136342
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反应器类型	进水氨氮/（mg·L^-1）	组合控制策略	NAR/%	参考文献
An/O反应器	55.2~85.0	低DO（0.86±0.5 mg/L）；短SRT（4.3 d）	>90	〔24〕
连续流反应器	50.3±4.9	DO控制（0.5~1.5 mg/L）；FNA（1.2 mg/L）污泥处理	78	〔49〕
SBR	40.8±0.1	DO控制（1.0~2.0 mg/L）；基于氨氮的实时曝气（设定值2~3 mg/L）	64~82	〔34〕
SBR	44.9±0.9	低DO（0.15~0.35 mg/L）；基于氨氮的实时曝气（>5 mg/L）		〔68〕
SBR	40.1~57.9	DO控制（0.3~1.5 mg/L）；好氧/缺氧时间比控制（0.4~2.7）；FNA（1.35 mg/L）污泥处理	89~98	〔69〕
CSTR	40.0	间歇曝气（好氧阶段DO 1.0~2.0 mg/L）；短SRT（3.5 d）；生物强化	69~93	〔70〕
CSTR	50.0±2.0	低DO〔（0.3±0.1） mg/L〕；FA（20 mg/L）污泥处理	>87	〔71〕
IFAS	38.0±6.0	间歇曝气（好氧阶段DO<0.5 mg/L）；FA（106 mg/L）和FNA（46 μg/L）污泥处理		〔72〕
IFAS	38.0~48.0	DO控制（1.5 mg/L）；间歇曝气		〔73〕
IFAS	15.2±4.3	间歇曝气（好氧阶段DO<1 mg/L）；短SRT（3.5 d）	>60	〔74〕
MBBR	24.0±6.4	间歇曝气（好氧阶段DO 1.0~2.0 mg/L）；基于氨氮的曝气控制（设定值7 mg/L）		〔75〕
MBBR	38.0±7.0	DO控制（DO/NH₄ ⁺-N=0.22±0.09）；FA〔（3.5±1.2） mg/L〕污泥处理	>86	〔76〕
MBBR	60.0	高DO（6 mg/L）；生物膜FNA（6.4 mg/L）预处理	>85	〔77〕

反应器类型	进水氨氮/（mg·L^-1）	组合控制策略	NAR/%	参考文献
An/O反应器	55.2~85.0	低DO（0.86±0.5 mg/L）；短SRT（4.3 d）	>90	〔24〕
连续流反应器	50.3±4.9	DO控制（0.5~1.5 mg/L）；FNA（1.2 mg/L）污泥处理	78	〔49〕
SBR	40.8±0.1	DO控制（1.0~2.0 mg/L）；基于氨氮的实时曝气（设定值2~3 mg/L）	64~82	〔34〕
SBR	44.9±0.9	低DO（0.15~0.35 mg/L）；基于氨氮的实时曝气（>5 mg/L）		〔68〕
SBR	40.1~57.9	DO控制（0.3~1.5 mg/L）；好氧/缺氧时间比控制（0.4~2.7）；FNA（1.35 mg/L）污泥处理	89~98	〔69〕
CSTR	40.0	间歇曝气（好氧阶段DO 1.0~2.0 mg/L）；短SRT（3.5 d）；生物强化	69~93	〔70〕
CSTR	50.0±2.0	低DO〔（0.3±0.1） mg/L〕；FA（20 mg/L）污泥处理	>87	〔71〕
IFAS	38.0±6.0	间歇曝气（好氧阶段DO<0.5 mg/L）；FA（106 mg/L）和FNA（46 μg/L）污泥处理		〔72〕
IFAS	38.0~48.0	DO控制（1.5 mg/L）；间歇曝气		〔73〕
IFAS	15.2±4.3	间歇曝气（好氧阶段DO<1 mg/L）；短SRT（3.5 d）	>60	〔74〕
MBBR	24.0±6.4	间歇曝气（好氧阶段DO 1.0~2.0 mg/L）；基于氨氮的曝气控制（设定值7 mg/L）		〔75〕
MBBR	38.0±7.0	DO控制（DO/NH₄ ⁺-N=0.22±0.09）；FA〔（3.5±1.2） mg/L〕污泥处理	>86	〔76〕
MBBR	60.0	高DO（6 mg/L）；生物膜FNA（6.4 mg/L）预处理	>85	〔77〕

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