Performance of aerobic nitrite granules treating an anaerobic pre-treated wastewater originating from the potato industry

好氧亞硝酸鹽顆粒處理馬鈴薯工業厭氧預處理廢水的性能

來源：Bioresource Technology, Volume 226, 2017, Pages 211-219

《生物資源技術》第226卷，2017年，第211-219頁

 

摘要

摘要闡述了研究在序批式反應器（SBR）中處理馬鈴薯工業厭氧預處理廢水，約80天后實現了超過80%的亞硝酸鹽途徑氮去除。好氧亞硝酸鹽顆粒（ANG）在64天后完全形成，表現出優良的沉降性能（污泥體積指數SVI降至16 mL/g）。微生物分析顯示，厭氧進水策略刺激了慢速生長微生物，尤其是聚磷菌（PAO）。平均氮去除率達到95.3%，主要遵循亞硝酸鹽途徑，同時磷去除效率達65.7%。但氧化亞氮（N2O）是重要的反硝化產物，引發了環境擔憂。

 

研究目的

研究目的是評估好氧亞硝酸鹽顆粒處理工業廢水的性能，實現亞硝酸鹽途徑的氮去除以減少碳源需求，并分析顆粒形成過程、營養物去除效率以及N2O排放，為工業廢水處理提供優化策略。

 

研究思路

研究思路是使用實驗室規模的SBR反應器，接種來自處理類似廢水的活性污泥，通過控制曝氣策略（基于氧攝取率OUR和pH變化）促進亞硝酸鹽積累和顆粒形成。實驗分為多個階段：初始實現亞硝酸鹽途徑（ONS）、顆粒形成期（ANG I-III）。監測參數包括氮磷去除、污泥特性、微生物種群（通過qPCR）和N2O排放（使用Unisense微傳感器），以評估顆粒穩定性和環境影響。

 

測量的數據及研究意義

1 氮去除效率和亞硝酸鹽積累率：數據來自圖1（NAR和氮去除效率）。研究意義是驗證亞硝酸鹽途徑的可行性，顯示通過曝氣控制可抑制亞硝酸鹽氧化菌（NOB），提高處理效率，減少能耗和污泥產量。

 

2 污泥特性（MLSS、SVI）和顆粒形態：數據來自圖2（MLSS、SVI變化）。研究意義是展示顆粒形成過程，SVI降低表明沉降性能改善，有利于反應器穩定運行，減少占地面積。

 

3 微生物種群豐度（PAO、GAO）：數據來自圖3（qPCR分析PAO和GAO）。研究意義是揭示厭氧進水策略刺激聚磷菌生長，增強除磷能力，同時競爭碳源，影響營養物去除平衡。

 

4 磷去除效率和厭氧釋磷：數據來自表3（平均磷去除和釋磷量）。研究意義是證實顆粒系統可實現同步氮磷去除，磷去除率高達65.7%，為工業廢水資源化提供支持。

 

5 N2O排放濃度和模式：數據來自圖4和圖5（Unisense電極測量的N2O曲線）。研究意義是量化反硝化過程中的溫室氣體排放，識別高峰排放期（如曝氣后），強調環境風險，需優化控制策略。

 

 

 

結論

1 亞硝酸鹽途徑氮去除（>80%）在80天后成功實現，好氧顆粒在64天后完全形成，沉降性能優異。

2 厭氧進水策略刺激慢速生長微生物（如PAO），提升磷去除效率，但N2O是主要反硝化產物，排放量顯著。

3 顆粒系統處理工業廢水可行，氮磷去除效率高，但N2O排放問題需通過優化操作參數（如DO、碳源）來緩解。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義

使用丹麥Unisense電極測量溶解N2O數據的研究意義在于其高精度和實時性，能夠準確捕捉反硝化過程中的氣體動態。例如，圖4和圖5顯示，N2O排放呈現鋸齒狀模式，與曝氣周期相關，峰值出現在低溶解氧（DO）和高亞硝酸鹽條件下。這些數據幫助識別N2O主要產生途徑（如硝化菌反硝化或不完全反硝化），揭示了操作參數（如COD/N比和DO）對排放的影響。實際意義在于為開發控制策略（如步進進水或DO優化）提供依據，以減少溫室氣體排放，提升處理系統的環境可持續性。通過實時監測，可及時調整反應器條件，最小化N2O產生，同時維持高效氮去除。