随着我国城镇化和工业化进程的快速推进,大量含有硝态氮的城市污水被排放,破坏了生态环境。我国在“双碳”目标驱动下,污水处理行业亟需兼顾脱氮效率与碳减排的创新技术。生物脱氮是最有效的方法,但存在能耗碳耗高等突出问题。短程反硝化-厌氧氨氧化过程具有节省能源、碳源、曝气量等优势,但由于城市污水存在氮素浓度低、温度不稳定、水量大且菌种富集慢等难点,实现短程反硝化十分困难。
传统的AAO废水处理工艺依赖于异养反硝化,能耗和污染物排放较高。相比之下,短程反硝化-厌氧氨氧化过程提供了一种更有前景的替代方案。针对上述现实需求,团队构建了零价铁耦合PD/A工艺,以零价铁为电子供体,降低有机碳源需求。通过研究零价铁对颗粒污泥形成过程及结构特征的影响,识别其调控功能菌群平衡及协作规律,揭示耦合PD/A工艺深度脱氮途径与机理,首次实现零价铁替代有机碳源驱动脱氮过程,同步提升系统稳定性与脱氮效能,实现城镇废水低碳高效脱氮处理。
图1 .PD/A工艺机理图
该研究揭示了零价铁通过“铁-碳-氮”循环网络实现脱氮过程的低碳化转型的原理。研究结果表明,相较于传统工艺,该技术可减少30%的二氧化碳排放,每处理万吨污水节约运行成本超1.2万元。若全国10%的污水处理厂采用该技术,每年可减少碳排放量超200万吨,相当于50万辆燃油车全年排放量。因此,ZVI耦合PD/A深度脱氮工艺响应了国家“减排”号召,助力了“双碳”战略的实施,为强化生活源污染综合整治方面做出了一定的贡献。
相关研究成果以“Simultaneous removal of nitrate nitrogen and ammonium nitrogen by partial denitrification coupled with anammox synergy by zero-valent iron”为题发表于JCR一区期刊Journal of Cleaner Production上。
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