eAnMBR-PN/A集成工艺脱氮效能优化:模型构建与微生物互作机制

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收稿日期：2025-04-30 修回日期：2025-06-22 接受日期：2025-06-24

DOI:10.20078/j.eep.20250702

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摘要：针对传统脱氮工艺能耗高、碳源依赖性强及温室气体排放等问题,提出将厌氧膜生物反应器(eAnMBR)与部分硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺进行耦合,构建基于AQUASIM2.0平台的多底物动力学模型,系统探究氧气表面负荷与碳氮比(C/N)对脱氮... 展开+

摘要：

针对传统脱氮工艺能耗高、碳源依赖性强及温室气体排放等问题,提出将厌氧膜生物反应器(eAnMBR)与部分硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺进行耦合,构建基于AQUASIM2.0平台的多底物动力学模型,系统探究氧气表面负荷与碳氮比(C/N)对脱氮效能及微生物群落的影响机制。该模型涵盖氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)、厌氧氨氧化菌(AnAOB)及异养菌(HB)等12种组分,引入亚硝酸盐抑制因子以优化AnAOB的代谢动力学。模拟结果表明,当氧气表面负荷为0.12~0.14g/(m3·d)时,系统总氮(TN)去除率达峰值64.45%,生物膜内AnAOB相对丰度最高;而当氧气表面负荷≥0.16g/(m3·d)时,溶解氧抑制AnAOB活性,促进NOB增殖,导致硝酸盐积累。C/N调控研究显示,在低进水-N浓度(<35g/m3)时,提升C/N可通过强化HB的反硝化作用来提高TN去除率;而在高-N浓度(≥35g/m3)时,则需维持低C/N(<2.0)以避免HB对AnAOB功能的竞争性抑制。研究表明,eAnMBR-PN/A工艺通过优化氧传递与底物分配,可实现低C/N市政污水的高效脱氮,为污水处理厂低碳转型提供了理论依据与技术参考。

收起-

作者：

严樟¹
曾武强¹
唐毅^1,2
潘建新¹
陈金凤¹
蒋柱武^1,*

作者简介

第一作者：严樟(1989—),男,福建福州人,讲师,主要研究方向为水环境污染控制与修复。E-mail:yanzhang@fjut.edu.cn
通讯作者：蒋柱武(1974—),男,湖南永州人,教授,主要研究方向为水质保障与再生利用。E-mail:Jiangzhuwu@126.com

单位

1. 福建理工大学生态环境与城市建设学院,福建福州 350118
2. 华能福建能源开发有限公司清洁能源分公司,福建福州 350007

关键字

eAnMBRPNA耦合工艺
多底物动力学模型
氧表面负荷
碳氮比调控
市政污水处理

基金项目

国家自然科学基金-青年科学基金资助项目(52400072);福建省财政厅专项资金资助项目(GY-Z23273);福建理工大学-科研启动基金资助项目(GY-Z23204)

引用格式

严樟, 曾武强, 唐毅, 等. eAnMBR-PN/A集成工艺脱氮效能优化: 模型构建与微生物互作机制[J]. 能源环境保护, 2025, 39(6): 146-154.

YAN Zhang, ZENG Wuqiang, TANG Yi, et al. Optimization of Nitrogen Removal Efficiency in eAnMBR-PN/A Integrated Process: Model Development and Microbial Interaction Mechanisms[J]. Energy Environmental Protection, 2025, 39(6): 146-154.

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