In this study, the anammox process was applied for the first time to the treatment of ammonium-rich liquid residues produced by the two-stage anaerobic digestion of food waste (2sAD-FW); such residues may represent a significant environmental issue if not properly managed. A granular anammox reactor was fed with a progressively increasing share of partially nitritated 2sAD-FW wastewater. An alternative operating strategy based on partial by-pass of the partial nitritation unit was tested, in order to regulate the influent NO2/NH4 molar ratio without chemical addition. High nitrogen removal efficiency (89 ± 1%) and negligible nitrite discharge rates were achieved, together with high nitrogen removal rate / nitrogen loading rate (NRR/NLR, 97 ± 1%) and stable specific anammox activity (0.42 ± 0.03 gN2-N/gVSS·d). The observed NH4-removed/NO2-removed/NO3-produced molar ratio was in agreement with anammox stoichiometry, as confirmed by the low contribution (< 5%) of denitrification to nitrogen removal. Moreover, the possibility of using digital color characterization of granular biomass as a novel, simple tool for the monitoring of anammox biomass enrichment and process performance was investigated under dynamic conditions, using real wastewater: changes in granule color correlated well with the increasing share of 2sAD-FW wastewater in the influent (R2 = 83%), as well as with the decrease of anammox biomass abundance in the reactor (R2 = 68%). The results suggest that anammox may be successfully integrated into a 2sAD-FW system, thus enhancing its environmental sustainability.

中文翻译：

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厌氧氨氧化在可持续食物垃圾管理和价值化的综合方法中的应用

本研究首次将厌氧氨氧化工艺应用于餐厨垃圾两级厌氧消化（2sAD-FW）产生的富铵液态残渣的处理；如果管理不当，这些残留物可能会成为一个重大的环境问题。向颗粒状厌氧氨氧化反应器中加入逐渐增加的部分亚硝化 2sAD-FW 废水。测试了基于部分亚硝化单元的部分旁路的替代操作策略，以在不添加化学物质的情况下调节进水 NO2/NH4 摩尔比。实现了高脱氮效率 (89 ± 1%) 和可忽略的亚硝酸盐排放率，以及高脱氮率/氮负载率 (NRR/NLR, 97 ± 1%) 和稳定的比厌氧氨氧化活性 (0.42 ± 0.03 gN2-N) /gVSS·d)。观察到的 NH4 去除/NO2 去除/NO3 生成的摩尔比与厌氧氨氧化化学计量一致，这由反硝化对氮去除的低贡献 (< 5%) 证实。此外，使用真实废水在动态条件下研究了使用颗粒生物质的数字颜色表征作为监测厌氧氨氧化生物量富集和工艺性能的一种新颖、简单的工具的可能性：颗粒颜色的变化与 2sAD 份额的增加密切相关-进水中的 FW 废水 (R2 = 83%)，以及反应器中厌氧氨氧化生物量丰度的减少 (R2 = 68%)。结果表明厌氧氨氧化可以成功地集成到 2sAD-FW 系统中，从而增强其环境可持续性。反硝化对脱氮的贡献较低（< 5%）证实了这一点。此外，使用真实废水在动态条件下研究了使用颗粒生物质的数字颜色表征作为监测厌氧氨氧化生物量富集和工艺性能的一种新颖、简单的工具的可能性：颗粒颜色的变化与 2sAD 份额的增加密切相关-进水中的 FW 废水 (R2 = 83%)，以及反应器中厌氧氨氧化生物量丰度的减少 (R2 = 68%)。结果表明厌氧氨氧化可以成功地集成到 2sAD-FW 系统中，从而增强其环境可持续性。反硝化对脱氮的贡献较低（< 5%）证实了这一点。此外，使用真实废水在动态条件下研究了使用颗粒生物质的数字颜色表征作为监测厌氧氨氧化生物量富集和工艺性能的一种新颖、简单的工具的可能性：颗粒颜色的变化与 2sAD 份额的增加密切相关-进水中的 FW 废水 (R2 = 83%)，以及反应器中厌氧氨氧化生物量丰度的减少 (R2 = 68%)。结果表明厌氧氨氧化可以成功地集成到 2sAD-FW 系统中，从而增强其环境可持续性。在动态条件下使用真实废水研究了用于监测厌氧氨氧化生物量富集和工艺性能的简单工具：颗粒颜色的变化与进水中 2sAD-FW 废水比例的增加密切相关 (R2 = 83%)，以及随着反应器中厌氧氨氧化生物量丰度的降低（R2 = 68%）。结果表明厌氧氨氧化可以成功地集成到 2sAD-FW 系统中，从而增强其环境可持续性。在动态条件下使用真实废水研究了用于监测厌氧氨氧化生物量富集和工艺性能的简单工具：颗粒颜色的变化与进水中 2sAD-FW 废水比例的增加密切相关 (R2 = 83%)，以及随着反应器中厌氧氨氧化生物量丰度的降低（R2 = 68%）。结果表明厌氧氨氧化可以成功地集成到 2sAD-FW 系统中，从而增强其环境可持续性。