Page 168 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

· 1524 · 环境工程技术学报 第 12 卷

增加了系统稳定性。这证明 了 PD- A 工艺处理生活 4.4 技术难题
污水的可行性和高效性。 （1）低温抑制厌氧氨氧化菌活性
4.2 养殖废水 厌氧氨氧化菌的最适温度 在 30 ℃ 左右 [31-32] ，在
Ishimot 等 [68 ] 对某含有天然富集厌氧氨氧化菌 温度低 于 15 ℃ 时，厌氧氨氧化菌活性会急剧下降，
o
生物膜的全规模养猪废水处理厂进行了为 期 2 年的 工艺长期低温运行可能会导致厌氧氨氧化菌的活性
研究。该系统中的红色生物膜包含 了 62.5 % 的浮游 受到显著抑制 [70] 。现有研究通过提高缺氧生物膜载
菌 ， 包 括 厌 氧 氨 氧 化 菌 Candidatus Jetteni 和 体 的 SR 提升厌氧氨氧化菌的生物量或者通过降低
a
T
Candidatus Brocadia。PD- A 系 统 进 水 BOD/ 为 总氮容积负荷，来维 持 PD- 工艺在低温条件下的稳
N
A
1.78±0.58。 结 果 表 明 ， 尽 管 进 水 浓 度 波 动 较 大 ， 定，但并未从根本上解决厌氧氨氧化菌在低温下活
BO 去 除 率 稳 定 在 95%±4% ， 但 T N 去 除 率在 性下降的难题 [71-72] 。如何在冬季低温条件下驯化适
D
O
75%±14 % 波动，D 浓度（0.06～2.0 mg/L）极大地影 应低温条件的厌氧氨氧化菌株 是 PD- A 工艺实际应
响了脱氮效率。D O 浓度低 于 0.3 mg/ 时的脱氮效 用面临的一大挑战。
L
率明显高 于 D O 浓度大 于 0.3 mg/ 时。D O 浓度影 （2）PD- 系统内核心功能菌协作机制尚不明晰
L
A
响脱氮效率的原因可能 有 2 个方面：1）D 浓度高会 PD- 系统内菌群结构复杂，一方面，短程反硝
O
A
抑制厌氧氨氧化反应的进行；2）厌氧氨氧化菌偏向 化反应为厌氧氨氧化反应提 供 NO 底物，反硝化菌
−
2
+
于微碱性生长环境，D O 浓度高会增 强 NH 的氧化，
4 与厌氧氨氧化菌相互协作；另一方面，反硝化菌也可
产 生 H ，导致系统 内 p 降低，进一步抑制厌氧氨氧 还 原 NO ，与厌氧氨氧化菌竞争底物。进一步研究
+
H
−
2
化反应的进行。在 Ishimot 等 [68 ] 的研究中，保持 反硝化菌和厌氧氨氧化菌的协作机制，促进二者在
o
D 浓度低 于 0.3 mg/L，无机氮去除率高 于 80%，最 系统内的协同作用，是提升系统内厌氧氨氧化菌脱
O
高 达 98.5%。 氮贡献率的关键。
Ishimot 等 [68 ] 的研究中，养殖废水进水水质波
o
动较大，易受到环境条件的影响，但通过控 制 D 浓 5 结语与展望
O
度在缺氧水平，成功实现了脱氮。这得益于缺氧条 PD- 工艺运行成本低、反应条件易于控制、
A
件下，反硝化菌和厌氧氨氧化菌的协同作用：一方 NO 产生效率稳定、总氮去除率高，为厌氧氨氧化技
−
−
面，短程反硝化作用产 生 NO 为厌氧氨氧化提供反 2
A
2 术的实际应用提供了新方向。目前，关 于 PD- 工艺
应基质；另一方面，在进水水质变化的情况下，反硝 的研究还集中在实验室小试阶段，系统进水多为人
化菌亦可消耗碳源实现脱氮，保持系统的稳定。 工模拟废水，外部碳源以甲醇、乙酸钠为主。实际废
4.3 高硝酸盐废水 水的进水水质波动幅度大，有机物组分相对复杂，针
Ca 等 [69 ] 采用分体 式 PD- A 工艺处理高硝酸盐 对实际废水处理和工程应用的案例尚不足， 对 PD-A
o
废水。P 系统进水由硝酸盐废水、生活污水及外加 工艺的实际应用还需不断深入研究。对此，提出以
D
碳源组成，保证进水各组分的比例是系统稳定运行 下展望：
的关键。SB 反应器运行 了 173 d，期间不断调整硝 （1）以实际废水为进水，探 究 PD- A 工艺在复杂
R
酸盐废水、生活污水进水量以及外加碳源投加量， 进水水 质 (进水浓度变化、含有毒有害物质、水温变
使 P D 系统出水适合厌氧氨氧化反应，实现了平均 化等 下的运行条件，研究系统协同处理碳氮的
)
90 % 的硝酸盐转化率，获得了较理想的短程反硝化 效率。
效果。但是出水仍会 有 NO 残留，造成这种现象的
−
3 （2）深入研究厌氧氨氧化反应器内的微生态，进
原因可能与碳源类型有关，实际生活污水中有机成 一步研究菌群的协同作用机制，探究反硝化细菌和
分相对复杂，部分有机物难以被生物降解，反硝化细 厌氧氨氧化细菌的共生条件等。
菌实际可利用的有机物不足。 （3） 以 NO 调控为核心进行混合生物脱氮，根据
−
PD-SB 系统实现了很高的硝酸盐转化率，为后 PD- 系统进 水 3 NO 浓度的不同，实时调控系统脱氮
R
−
A
3
续厌氧氨氧化反应提供了条件。尽 管 P D 出水仍含 方式，从而保证系统的高效稳定。
有部 分 NO ，但后续厌氧氨氧化段也会有反硝化反
−
3
应的协同作用，这时可进一步去除剩余 的 NO ，强化
−
3 参考文献
总氮的去除。此研究证明 了 PD- A 工艺适合处理实 ［ 1 ］ 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和
际硝酸盐废水，可实现较高的脱氮率。 2035年远景目标纲要[R]. 北京: 国务院, 2021.