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基于硫源介导的低碳脱氮技术研究进展

陈川 张雨 张权 樊凯丽

陈川, 张雨, 张权, 樊凯丽. 基于硫源介导的低碳脱氮技术研究进展[J]. 环境科学研究.
引用本文: 陈川, 张雨, 张权, 樊凯丽. 基于硫源介导的低碳脱氮技术研究进展[J]. 环境科学研究.
Recent Advances in Sulfur-based Low Carbon Nitrogen Removal Technology[J]. Research of Environmental Sciences.
Citation: Recent Advances in Sulfur-based Low Carbon Nitrogen Removal Technology[J]. Research of Environmental Sciences.

基于硫源介导的低碳脱氮技术研究进展

基金项目: 哈尔滨工业大学原创前沿探索基金;城市水资源与水环境国家重点实验室自主课题

Recent Advances in Sulfur-based Low Carbon Nitrogen Removal Technology

  • 摘要: 在“双碳”目标背景下,以异养反硝化为技术核心的传统工艺尚不能满足低碳脱氮的需求. 硫源介导的自养反硝化工艺(sulfur-driven autotrophic denitrification,SDAD)因其高效脱氮且同步减碳的优势而在生物脱氮领域受到广泛关注. 在国内外已有研究的基础上,本文系统梳理了SDAD及其衍生工艺的最新进展,重点关注工艺效能、功能微生物代谢机制、温室气体(N2O)减排机制及其工程化应用进展. 结果表明:①SDAD体系由自养硫氧化反硝化细菌(autotrophic sulfur-oxidizing nitrate-reducing bacteria,a-soNRB)、异养硫氧化反硝化细菌(heterotrophic sulfur-oxidizing nitrate-reducing bacteria,h-soNRB)和硫歧化细菌(sulfur disproportionatingbacteria,SDB)三类微生物相互作用,共同完成脱氮. 低硫化物浓度(S2-浓度为6.25 mmol/L)下,a-soNRB是主要的功能菌. 当硫化物浓度增加时,系统内a-soNRB与h-soNRB互作以确保高工艺效能. ②在碳减排方面,不同运行工况主要通过影响N2O还原酶(Nos)活性从而控制N2O产量. 总体而言,SDAD在实际应用中处理含硫废水等复合污染物方面发挥着重要作用,且相同工况下SDAD中N2O的排放量仅为传统异养反硝化工艺的1/5,高效脱氮的同时具有显著的减碳效益,为传统生物脱氮工艺的改进提供了有效的解决方案. ③在工程应用方面,SDAD与异养反硝化、厌氧氨氧化等工艺的耦合也进一步拓展了其应用领域,充分发挥了SDAD低碳脱氮优势的辐射效应. 针对以SDAD为技术核心的污水脱氮工艺所面临的挑战,鼓励未来基于可行性和环境友好性研发适用于不同场景的多途径工艺组合(如厌氧氨氧化、短程反硝化、硫自养反硝化和与硝酸盐/亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化间的偶联),同时进一步优化基于模型的碳减排策略并预测新型污染物的行为,以期为推进污水低碳脱氮领域的进一步发展提供理论依据.

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-09
  • 录用日期:  2023-10-06
  • 修回日期:  2023-10-06
  • 网络出版日期:  2023-10-09

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