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(yè)厭氧預(yù)處理廢水的性能

來(lái)源：Bioresource Technology, Volume 226, 2017, Pages 211-219

《生物資源技術(shù)》第226卷，2017年，第211-219頁(yè)

 

摘要

摘要闡述了研究在序批式反應(yīng)器（SBR）中處理馬鈴薯工業(yè)厭氧預(yù)處理廢水，約80天后實(shí)現(xiàn)了超過(guò)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(xiàn)出優(yōu)良的沉降性能（污泥體積指數(shù)SVI降至16 mL/g）。微生物分析顯示，厭氧進(jìn)水策略刺激了慢速生長(zhǎng)微生物，尤其是聚磷菌（PAO）。平均氮去除率達(dá)到95.3%，主要遵循亞硝酸鹽途徑，同時(shí)磷去除效率達(dá)65.7%。但氧化亞氮（N2O）是重要的反硝化產(chǎn)物，引發(fā)了環(huán)境擔(dān)憂。

 

研究目的

研究目的是評(píng)估好氧亞硝酸鹽顆粒處理工業(yè)廢水的性能，實(shí)現(xiàn)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(guò)程、營(yíng)養(yǎng)物去除效率以及N2O排放，為工業(yè)廢水處理提供優(yōu)化策略。

 

研究思路

研究思路是使用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的SBR反應(yīng)器，接種來(lái)自處理類似廢水的活性污泥，通過(guò)控制曝氣策略（基于氧攝取率OUR和pH變化）促進(jìn)亞硝酸鹽積累和顆粒形成。實(shí)驗(yàn)分為多個(gè)階段：初始實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽途徑（ONS）、顆粒形成期（ANG I-III）。監(jiān)測(cè)參數(shù)包括氮磷去除、污泥特性、微生物種群（通過(guò)qPCR）和N2O排放（使用Unisense微傳感器），以評(píng)估顆粒穩(wěn)定性和環(huán)境影響。

 

測(cè)量的數(shù)據(jù)及研究意義

1 氮去除效率和亞硝酸鹽積累率：數(shù)據(jù)來(lái)自圖1（NAR和氮去除效率）。研究意義是驗(yàn)證亞硝酸鹽途徑的可行性，顯示通過(guò)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(chǎn)量。

 

2 污泥特性（MLSS、SVI）和顆粒形態(tài)：數(shù)據(jù)來(lái)自圖2（MLSS、SVI變化）。研究意義是展示顆粒形成過(guò)程，SVI降低表明沉降性能改善，有利于反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行，減少占地面積。

 

3 微生物種群豐度（PAO、GAO）：數(shù)據(jù)來(lái)自圖3（qPCR分析PAO和GAO）。研究意義是揭示厭氧進(jìn)水策略刺激聚磷菌生長(zhǎng)，增強(qiáng)除磷能力，同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)碳源，影響營(yíng)養(yǎng)物去除平衡。

 

4 磷去除效率和厭氧釋磷：數(shù)據(jù)來(lái)自表3（平均磷去除和釋磷量）。研究意義是證實(shí)顆粒系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)同步氮磷去除，磷去除率高達(dá)65.7%，為工業(yè)廢水資源化提供支持。

 

5 N2O排放濃度和模式：數(shù)據(jù)來(lái)自圖4和圖5（Unisense電極測(cè)量的N2O曲線）。研究意義是量化反硝化過(guò)程中的溫室氣體排放，識(shí)別高峰排放期（如曝氣后），強(qiáng)調(diào)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，需優(yōu)化控制策略。

 

 

 

結(jié)論

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

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

3 顆粒系統(tǒng)處理工業(yè)廢水可行，氮磷去除效率高，但N2O排放問(wèn)題需通過(guò)優(yōu)化操作參數(shù)（如DO、碳源）來(lái)緩解。

 

使用丹麥Unisense電極測(cè)量數(shù)據(jù)的研究意義

使用丹麥Unisense電極測(cè)量溶解N2O數(shù)據(jù)的研究意義在于其高精度和實(shí)時(shí)性，能夠準(zhǔn)確捕捉反硝化過(guò)程中的氣體動(dòng)態(tài)。例如，圖4和圖5顯示，N2O排放呈現(xiàn)鋸齒狀模式，與曝氣周期相關(guān)，峰值出現(xiàn)在低溶解氧（DO）和高亞硝酸鹽條件下。這些數(shù)據(jù)幫助識(shí)別N2O主要產(chǎn)生途徑（如硝化菌反硝化或不完全反硝化），揭示了操作參數(shù)（如COD/N比和DO）對(duì)排放的影響。實(shí)際意義在于為開(kāi)發(fā)控制策略（如步進(jìn)進(jìn)水或DO優(yōu)化）提供依據(jù)，以減少溫室氣體排放，提升處理系統(tǒng)的環(huán)境可持續(xù)性。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可及時(shí)調(diào)整反應(yīng)器條件，最小化N2O產(chǎn)生，同時(shí)維持高效氮去除。