本文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:
研究作者及发表信息
本研究由Liyan Deng、Yongzhen Peng、Jianwei Li、Ruitao Gao、Wenyu Li和Rui Du共同完成,发表于《Bioresource Technology》期刊,接收日期为2020年10月27日,修订日期为2020年12月4日,最终接受日期为2020年12月5日。该研究的DOI为https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124526,参考编号为BITE 124526。
学术背景
本研究的主要科学领域为污水处理技术,特别是针对低化学需氧量(COD)与总氮(TN)比值的城市污水中的氮和磷的同步去除。随着城市化进程的加快,城市污水的处理成为环境保护的重要课题。传统的污水处理方法在处理低COD/TN污水时效率较低,因此需要开发更高效的处理技术。本研究旨在通过结合亚硝化-反亚硝化(nitritation-denitritation)与改进的厌氧氨氧化(anammox)工艺,优化厌氧/好氧/缺氧(anaerobic/oxic/anoxic)策略,实现氮和磷的高效同步去除。
研究流程
本研究包括以下几个主要步骤:
1. 实验设计:研究采用实验室规模的连续流反应器,模拟低COD/TN城市污水的处理过程。反应器分为厌氧、好氧和缺氧三个区域,分别用于不同的生物处理阶段。
2. 研究对象:实验使用实际城市污水作为研究对象,其COD/TN比值较低,符合研究目标。
3. 工艺优化:通过调整反应器的运行参数(如水力停留时间、溶解氧浓度等),优化亚硝化-反亚硝化与厌氧氨氧化工艺的协同作用。
4. 实验方法:研究采用了多种分析方法,包括化学分析(如COD、TN、TP的测定)、微生物群落分析(如16S rRNA测序)以及反应器性能的实时监测。
5. 数据分析:通过统计分析和模型模拟,评估不同运行条件下氮和磷的去除效率,并确定最佳运行策略。
主要结果
1. 氮去除效率:在优化后的厌氧/好氧/缺氧策略下,总氮去除率显著提高,达到90%以上。亚硝化-反亚硝化工艺与厌氧氨氧化的协同作用被证明是高效氮去除的关键。
2. 磷去除效率:通过优化反应器的运行条件,磷的去除率也显著提高,达到85%以上。研究还发现,磷的去除主要依赖于生物除磷(biological phosphorus removal)过程。
3. 微生物群落分析:16S rRNA测序结果显示,反应器中富集了多种与氮和磷去除相关的功能微生物,如亚硝化菌(Nitrosomonas)和反硝化菌(Denitratisoma)。
4. 模型模拟:通过模型模拟,研究进一步验证了优化策略的可行性和稳定性,为实际工程应用提供了理论支持。
结论
本研究通过结合亚硝化-反亚硝化与改进的厌氧氨氧化工艺,成功实现了低COD/TN城市污水中氮和磷的高效同步去除。优化后的厌氧/好氧/缺氧策略不仅提高了处理效率,还降低了运行成本。该研究为城市污水处理提供了新的技术路线,具有重要的科学价值和实际应用意义。
研究亮点
1. 高效同步去除:研究首次将亚硝化-反亚硝化与厌氧氨氧化工艺结合,实现了氮和磷的高效同步去除。
2. 工艺优化:通过优化反应器运行参数,显著提高了处理效率,为实际工程应用提供了可行的技术方案。
3. 微生物群落分析:通过16S rRNA测序,揭示了反应器中功能微生物的多样性及其在氮和磷去除中的作用。
4. 模型验证:通过模型模拟,验证了优化策略的可行性和稳定性,为后续研究提供了理论支持。
其他有价值的内容
本研究还探讨了不同运行条件下反应器的稳定性,发现优化后的策略在处理低COD/TN污水时具有较高的抗冲击负荷能力。此外,研究还提出了未来研究方向,如进一步优化工艺参数、扩大实验规模以及在实际污水处理厂中的应用验证。
以上报告详细介绍了该研究的背景、流程、结果、结论及其科学价值,为相关领域的研究人员提供了全面的参考。