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Enhanced nitrogen removal via partial nitrification/denitrification coupled Anammox using three stage anoxic/oxic biofilm process with intermittent aeration
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-03-19 , DOI: 10.1016/j.watres.2024.121491 Zhuang Zhang 1 , Deyong Li 1 , Changhui Zhou 1 , Xiaoshan Huang 1 , Yantong Chen 1 , Shijie Wang 1 , Guoqiang Liu 1
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-03-19 , DOI: 10.1016/j.watres.2024.121491 Zhuang Zhang 1 , Deyong Li 1 , Changhui Zhou 1 , Xiaoshan Huang 1 , Yantong Chen 1 , Shijie Wang 1 , Guoqiang Liu 1
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Pre-capturing organics in municipal wastewater for biogas production, combined with Anammox-based nitrogen removal process, improves the sustainability of sewage treatment. Thus, enhancing nitrogen removal via Anammox in mainstream wastewater treatment becomes very crucial. In present study, a three-stage anoxic/oxic (AO) biofilm process with intermittent aeration was designed to strengthen partial nitrification/denitrification coupling Anammox (PNA/PDA) in treatment of low C/N wastewater, which contained chemical oxygen demand (COD) of 79.8 mg/L and total inorganic nitrogen (TIN) of 58.9 mg/L. With a hydraulic retention time of 8.0 h, the process successfully reduced TIN to 10.6 mg/L, achieving a nitrogen removal efficiency of 83.3 %. The 1st anoxic zone accounted for 32.0 % TIN removal, with 10.3 % by denitrification and 21.7 % by PDA, meanwhile, the 2nd and 3rd anoxic zones contributed 19.4 % and 4.5 % of TIN removal, primarily achieved through PDA (including endogenous PD coupling Anammox). The 1st and 2nd intermittent zones accounted for 27.2 % and 17.0 % of TIN removal, respectively, with 13.7 %-21.3 % by PNA and 3.2 %-5.3 % by PDA. Although this process did not pursue nitrite accumulation in any zone (< 1.5 mg-N/L), PNA and PDA accounted for 35.1 % and 52.1 % of TIN removal, respectively. Only 0.21 % of removed TIN was released as nitrous oxide. The AnAOB of Candidatus Brocadia was enriched in each zone, with a relative abundance of 0.66 %-2.29 %. In intermittent zones, NOB had been partially suppressed (AOB/NOB = 0.73–0.88), mainly due to intermittent aeration and effective nitrite utilization by AnAOB since its population size was much greater than NOB. Present study indicated that the three-stage AO biofilm process with intermittent aeration could enhance nitrogen removal via PNA and PDA with a low N2 O emission factor.
中文翻译：
采用间歇曝气的三阶段缺氧/好氧生物膜工艺，通过部分硝化/反硝化耦合厌氧氨氧化增强脱氮
预捕集城市废水中的有机物用于沼气生产，结合厌氧氨氧化脱氮工艺，提高了污水处理的可持续性。因此，在主流废水处理中通过厌氧氨氧化增强脱氮变得非常重要。在本研究中，设计了间歇曝气的三阶段缺氧/好氧（AO）生物膜工艺，以加强部分硝化/反硝化耦合厌氧氨氧化（PNA/PDA）处理含有化学需氧量（COD）的低C/N废水。 ）为 79.8 毫克/升，总无机氮（TIN）为 58.9 毫克/升。该工艺在水力停留时间为8.0 h的情况下，成功地将TIN降低至10.6 mg/L，脱氮效率达到83.3%。第一缺氧区的TIN去除率为32.0%，其中反硝化作用占10.3%，PDA去除率为21.7%，第二缺氧区和第三缺氧区的TIN去除率分别为19.4%和4.5%，主要通过PDA（包括内源PD耦合Anammox）实现。 ）。第一和第二间歇区分别占 TIN 去除率的 27.2% 和 17.0%，其中 PNA 去除率为 13.7%-21.3%，PDA 去除率为 3.2%-5.3%。尽管该过程并未追求任何区域的亚硝酸盐积累（< 1.5 mg-N/L），但 PNA 和 PDA 分别占 TIN 去除率的 35.1 % 和 52.1 %。去除的 TIN 中只有 0.21% 以一氧化二氮的形式释放。 Candidatus Brocadia的AnAOB在各区域均富集，相对丰度为0.66%-2.29%。在间歇区，NOB 受到部分抑制（AOB/NOB = 0.73–0.88），主要是由于 AnAOB 的间歇曝气和有效的亚硝酸盐利用，因为其种群规模远大于 NOB。 目前的研究表明，间歇曝气的三阶段AO生物膜工艺可以通过PNA和PDA以较低的N2O排放因子增强氮的去除。
更新日期：2024-03-19
中文翻译：
采用间歇曝气的三阶段缺氧/好氧生物膜工艺，通过部分硝化/反硝化耦合厌氧氨氧化增强脱氮
预捕集城市废水中的有机物用于沼气生产，结合厌氧氨氧化脱氮工艺，提高了污水处理的可持续性。因此，在主流废水处理中通过厌氧氨氧化增强脱氮变得非常重要。在本研究中，设计了间歇曝气的三阶段缺氧/好氧（AO）生物膜工艺，以加强部分硝化/反硝化耦合厌氧氨氧化（PNA/PDA）处理含有化学需氧量（COD）的低C/N废水。 ）为 79.8 毫克/升，总无机氮（TIN）为 58.9 毫克/升。该工艺在水力停留时间为8.0 h的情况下，成功地将TIN降低至10.6 mg/L，脱氮效率达到83.3%。第一缺氧区的TIN去除率为32.0%，其中反硝化作用占10.3%，PDA去除率为21.7%，第二缺氧区和第三缺氧区的TIN去除率分别为19.4%和4.5%，主要通过PDA（包括内源PD耦合Anammox）实现。 ）。第一和第二间歇区分别占 TIN 去除率的 27.2% 和 17.0%，其中 PNA 去除率为 13.7%-21.3%，PDA 去除率为 3.2%-5.3%。尽管该过程并未追求任何区域的亚硝酸盐积累（< 1.5 mg-N/L），但 PNA 和 PDA 分别占 TIN 去除率的 35.1 % 和 52.1 %。去除的 TIN 中只有 0.21% 以一氧化二氮的形式释放。 Candidatus Brocadia的AnAOB在各区域均富集，相对丰度为0.66%-2.29%。在间歇区，NOB 受到部分抑制（AOB/NOB = 0.73–0.88），主要是由于 AnAOB 的间歇曝气和有效的亚硝酸盐利用，因为其种群规模远大于 NOB。 目前的研究表明，间歇曝气的三阶段AO生物膜工艺可以通过PNA和PDA以较低的N2O排放因子增强氮的去除。
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