简述低温条件下污水生物脱氮处理研究进展

北极星环保网讯:目前，生活污水，工业废水和农业非点源污染造成的氮污染使中国水体富营养化日益严重，严重损害生活质量和人民生活。生物氮的去除通常是最常用的处理方法，但中国东北地区的冬季气候非常寒冷，废水的平均温度约为10℃，与硝化和反硝化官能团的适当生长温度有很大不同。

生物脱氮处理的效果已经降低，甚至达不到标准。如何在低温环境下保持生物脱氮的有效稳定运行是当前脱氮研究的热点和难点。

一、低温污水生物脱氮研究进展

为了确保废水处理设施在低温条件下的稳定运行，采取了一些措施，例如改进建筑物的热绝缘，延长停水时间，减少污泥负荷。然而，这些仪器将大大增加废水处理设施的设备和操作费用，从而造成沉重的负担。

从哲学的角度来看，生物脱氮过程的微生物是一种微生物，其宏观表达是一种操作方法。因此，手工根本解决了这个问题。

1.1低温微生物强化

微生物参与生物脱氮，提高低温功能微生物的活性和增加生物量的根本问题是低温微生物的浓缩。

低温微生物的浓缩包括通过人工过滤、浓缩和驯化获得耐寒的单细菌或微生物混合物的种群，研究它们的脱氮特性，生产在目标环境中以某种形式的生物制剂，改善功能性微生物的活性和生物量，并最终确保低温废水净化系统的正常和稳定运行本发明的目的在于防止微生物的大规模侵蚀，并逐渐成为工程应用中的一个重要工具。异构性硝酸盐抗菌（AEN）和氧硝酸盐抗菌（AEN）越来越多地被考虑在内。

1.1.1低温微生物

根据最大生长温度和最大生长温度，低温微生物可以分成热敏和耐寒的细菌。低于0℃且最适宜的生长温度低于15℃且不能在20℃以上生长的微生物可以在低温下通过其自身的特异的再生机制生长。

适应低温环境的冷适应性调节，特别是通过改变膜中脂质的组成、对冷冲击应激反应、调节低温酶、调节DNA转录和翻译以及SY对低温蛋白进行掺杂。与冷冻细菌相比，冷冻性细菌的容量可以在低温下从环境温度中分离出来，其生态分布比细菌的分布更广泛。制冷剂，因此更适合于废水的生物化学处理。

1.1.2耐冷菌强化研究

耐冷菌因在低温下具有良好的生长与代谢性能而成为低温微生物强化的重要参与者。正常情况下耐冷菌在系统中数量较少，需要研究人员进行人工分离、筛选与鉴定，并将其投加系统形成耐冷菌强化或对微生物进行低温驯化使其适应低温环境。当前国内研究主要集中在耐冷菌筛选驯化与特性研究以及耐冷菌固定化投加等方面。

1.1.3氨氧化微生物研究

氨氧化微生物包括氨氧化细菌（AOB）和氨氧化考古细菌（AOA），它们在湿地净化水和氮循环中起着重要作用。在人造湿地中氧化氨微生物的分解和丰富，以及它们的群落利用分子仪器的演变。AOC对温度变化更敏感，氨去除率的变化与温度变化密切相关。

1.2低温脱氮工艺优化

低温脱氮方法的优化包括两个主要元件，即参数优化和基于异营养氧氮化物厌氧脱氮理论的传统脱氮方法的创新。自我维持的UE，例如通过延长污泥年龄，减少污泥负荷或调整厌氧或厌氧工艺来提高工艺的低温脱氮效应。

结合新的生物脱氮理论的方法，包括基于短期硝化理论的沙龙方法、基于厌氧氧化理论的anamox方法和相关的自营养脱氮理论本发明涉及短期硝化和厌氧氧化，如基于亚硝酸盐的自营养工艺和碳工艺的自营养硝化。

①基于自养好氧硝化- 异养缺氧反硝化理论的传统脱氮工艺优化当前我国污水处理厂多采用基于自养好氧硝化- 异养缺氧反硝化理论的常规脱氮工艺。

根据郭静波对东北三省13 个重点城市的32 座典型城市污水处理厂进行调查总结，东北地区污水处理厂采用的工艺以A/O 工艺和SBR 工艺( 含CAST 等变种工艺) 为主，分别占36% 和25%，其次是生物膜工艺( 15%) 和自然生物处理工艺( 9%)。

②短程硝化反硝化理论低温脱氮研究短程硝化反硝化工艺因缩短了反应历程，在硝化段可减少高达25%的氧气消耗量，在反硝化段可减少40%的碳源需求，大幅降低运行费用，其中SHARON 工艺是该理论的代表之一。

然而，低温条件下氨氧化细菌( AOB) 生长速率低于亚硝酸盐氧化细菌( NOB) ，系统无法完成对NOB 的自然淘汰，并导致亚硝酸盐无法积累，使得该工艺受到严重抑制，低温条件下如何运行短程硝化反硝化工艺成为研究热点。

实时自动控制对于优化短程硝化反硝化工艺有重大作用( 中试规模的城市污水常温、低温短程硝化反硝化) ，常用参数包括pH 值、氧化还原电位ORP、溶解氧DO 和耗氧速率OUR 等。Q. Yang等以pH 值作为主要参数，利用实时控制系统运行SBR 反应器，探索了常温与低温下短程硝化反硝化的运行效果。

在11. 9 ～ 26. 5 ℃范围内，反应器成功启动并稳定运行180 天，亚硝酸盐积累率平均为95%。FISH 技术分析表明，AOB 成为反应器中优势种群，污泥微生物种群结构得到优化，实现了低温下短程硝化反硝化的稳定长期运行。

③厌氧氨氧化理论低温脱氮研究

厌氧氨氧化工艺( ANAMMOX) 因具有较高效率与节约能耗的优点成为目前研究热点之一，但其较长的启动期与对运行温度的严格要求使其具有一定局限性。

二、问题与展望

对低温废水中的生物脱氮进行的研究取得了一些成果，但问题仍然存在：大规模的研究更多地局限于实验室测试，缺少用于E设施的操作数据。目前正在进行或可能是大规模进行的汇编；研究过程集中在少数类别，如SBR、A2/O，而没有对其他工艺，如MBR等进行深入研究（a）缺乏关于高密度废水的试验性研究氮配给，例如主要集中在家庭废水或家庭废水中的城市废水，以及工业废水或渗透过滤器；由于缺乏实际应用，无法实现。实验室结果在项目现场的“临界转变”。

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