厌氧膜生物反应器的发展及其耦合厌氧氨氧化脱氮的研究综述

由于厌氧膜生物反应器(AnMBR)在水中有机物资源化利用方面具有独特的优势,逐步成为污水处理领域的研究热点。从反应器与膜组件的配置、有机物的去除以及产甲烷率等方面讨论了影响AnMBR运行效果的主要因素。结合污水深度脱氮的需求,探讨了厌氧氨氧化(ANAMMOX)自养脱氮与AnMBR的耦合技术。介绍了国内外相关耦合工艺的应用形式,总结了关于该耦合工艺最新的研究方法、运行效果等,展望了该技术在污水处理领域的应用前景。     

膜强化污水病毒去除效能：厌氧和好氧膜生物反应器的对比

城市污水处理系统作为人类生活排水的主要收纳者,是人类肠道病毒的重要储存库,也是肠道病毒进入水环境的重要途径。膜生物反应器在保证出水水质稳定的前提下,同时强化了污水中病毒的削减。但是,目前对好氧(aerobic membrane bioreactors, AeMBR)和厌氧(anaerobic membrane bioreactors, AnMBR)膜生物反应器在削减病毒效能和机制方面的差异了解较少。基于此,本研究对比了AeMBR和AnMBR在同一工况下对城市污水中病毒的去除效能,并探究了污泥吸附病毒,病毒在污泥混合液中的灭活及膜污染对病毒截留的差异。结果表明,AeMBR和AnMBR对城市污水中的病毒去除效率均能达到3 log,但在去除机制上存在差异。AeMBR对病毒的去除率在反应器运行初期迅速上升至2 log,而AnMBR对病毒的去除率随着膜污染的加剧而提高,且和TMP有显著相关性(r=0.81,P<0.05)。厌氧污泥的病毒吸附能力高于好氧污泥,而好氧污泥混合液中病毒的灭活速率高于厌氧污泥混合液。泥饼层是膜生物反应器的膜污染组分中截留病毒的主要贡献者。以单位膜阻力对病毒截留效率...     

厌氧膜生物反应器处理生活污水的研究进展

厌氧膜生物反应器(AnMBR)对生活污水处理效果与好氧处理接近,而且产泥量较低,还能产生有用的能源。综述了目前AnMBR处理生活污水的相关研究进展,分析了处理过程中的膜污染控制措施,水力停留时间(HRT)、污泥龄(SRT)、温度等对处理性能的影响,处理过程中生成的溶解性甲烷的回收以及AnMBR的中试研究状况等。最后还展望了在推进AnMBR全面应用过程中尚需要深入研究或解决的问题。     

厌氧膜生物反应器处理低浓度废水的运行效能及膜污染特性

针对厌氧膜生物反应器(AnMBR)成本高、膜污染严重的问题,构建了以不锈钢丝网作为膜材料的新型厌氧膜生物器并将其用于处理低浓度废水,探究了其稳定运行以及耐温度波动的能力。同时,对甲烷产量、跨膜压差(TMP)以及反应器出水中的COD和挥发性有机酸(VFAs)进行了监测和分析,并利用扫描电子显微镜(SEM)对膜污染进行了表征。结果表明:反应器的COD去除率稳定在93%以上;出水中的VFAs仅可检测到乙酸,且平均浓度低于10 mg·L~(-1);甲烷平均产率为0.28 L·g~(-1) (以COD计);当温度由35℃降到25℃时,反应器有较强的耐受能力;在66 d的运行期间内,TMP从0 kPa增长到20 kPa,膜阻最高为4×10~(12) m~(-1)。以不锈钢丝网为膜材料构成的新型AnMBR,出水效果良好、产能高、运行稳定。     

改性无纺布膜生物反应器处理聚酯工艺废水研究

采用自制壳聚糖改性聚丙烯无纺布膜为膜组件的A/O-MBR(厌氧/好氧-膜生物反应器)工艺对聚酯工艺废水的处理进行了研究,并与PVDF商品膜性能进行了比较研究。在近70 d的运行中,当进水COD在200~500 mg/L之间,总氮在30~45 mg/L之间波动时,2种平板膜出水水质稳定。出水COD40 mg/L,NH4+-N0.5 mg/L,TN5 mg/L,浊度0.2 NTU,均满足回用水水质要求和最新的辽宁省废水排放标准。实验中考察分析了污泥浓度和COD/TN对总氮去除率的影响。对比2种膜的运行结果,改性聚丙烯无纺布膜的出水水质略好于PVDF商品膜,但过膜压力稍大、膜通量稍小。     

高氨氮对厌氧生物法处理城市垃圾渗沥液的影响

研究了高浓度氨氮对厌氧膜生物法处理城市垃圾渗沥液的影响。结果表明,COD去除率、沼气产量、沼气产率、辅酶F420和最大比产甲烷活性均随氨氮浓度的增加而减小;当氨氮浓度<3600mg/L时,不会对厌氧膜生物反应器的运行产生明显的影响;氨氮对厌氧污泥产甲烷活性的50%抑制浓度为4350mg/L;高浓度氨氮会造成系统VFA浓度增加;当氨氮浓度由4800mg/L降低到2000mg/L后,受重度抑制的厌氧微生物的活性可以在20d里恢复到未受抑制时的活性水平。     

部分硝化/厌氧氨氧化(PN/A)工艺对城市污水厌氧处理单元出水的强化脱氮效果

为探究部分硝化/厌氧氨氧化(PN/A)工艺对城市污水厌氧处理工艺出水的强化脱氮效能,以厌氧膜生物反应器(AnMBR)出水为研究对象,比较了不同水力停留时间(HRT)下(10、8、6和4h),PN/A系统的脱氮效率、代谢路径及微生物群落及结构特征.结果表明:随着HRT的逐渐降低,PN/A系统的脱氮效率呈现先升高后降低的趋...     

高氨氮对厌氧生物法处理城市垃圾渗沥液的影响

研究了高浓度氨氮对厌氧膜生物法处理城市垃圾渗沥液的影响。结果表明，COD去除率、沼气产量、沼气产率、辅酶F420和最大比产甲烷活性均随氨氮浓度的增加而减小；当氨氮浓度〈3600mg/L时，不会对厌氧膜生物反应器的运行产生明显的影响；氨氮对厌氧污泥产甲烷活性的50％抑制浓度为4350mg／L；高浓度氨氮会造成系统VFA浓度增加；当氨氮浓度由4800mg／L降低到2000mg/L后，受重度抑制的厌氧微生物的活性可以在20d里恢复到未受抑制时的活性水平。     

PVDF/PMMA与PVDF/TPU共混膜抗污染性能研究及应用

观察新型五孔PVDF共混改性纤维膜SEM形貌特征,采用逐级通量法测定PVDF/PMMA和PVDF/TPU共混改性膜的临界通量,研究在次临界和超临界通量下A(PVDF/PMMA)与B(PVDF/TPU)2种管式膜组件的过滤和抗污染性能,并在次临界通量下处理地表水。结果表明,PVDF共混改性膜具有优良的微观结构,且膜B性能较好;膜A、B的临界通量分别为12 L/(m2.h)和10 L/(m2.h);膜组件B比膜组件A抗污染性能好。次临界通量下膜组件的运行比超临界通量下的稳定。与采用单独超滤处理某市地表水相比,2种膜组件采用混凝+超滤工艺的运行处理效果更好,且膜组件B比膜组件A处理效果佳。     

纳米氧化锌对厌氧污泥中微生物内源代谢产物和膜污染性能的影响

从厌氧污泥的角度,探究ZnO-NPs对微生物内源代谢产物(BAP)产量和膜污染性能的影响。在实验室培养的厌氧污泥中投加不同浓度的ZnO-NP,通过序批式实验和过滤实验,分别考察ZnO-NP作用下BAP的产量和膜污染性能的变化规律。发现在ZnO-NPs的短期暴露下,BAP和胞外聚合物(EPS)的总量都随着ZnO-NPs浓度的增加而增加。当ZnO-NPs浓度为300 mg·L~(-1)时,BAP和EPS的7 d总产量相较于空白对照组,增幅分别为303.4%和112%,远远高于其他实验组。过滤实验发现,随着ZnO-NPs的增加,BAP的膜污染性能不断增加。此外,通过扫描电镜(SEM)和三维荧光光谱(EEM)分别对污泥形态和BAP特性进行研究,发现在ZnO-NPs短期暴露下,ZnO-NPs的浓度越高,其对厌氧污泥的形态和BAP特性影响越大。     

用光催化氧化法处理垃圾渗滤液的实验研究

以城市生活垃圾渗滤液作为研究对象 ,采用悬浮态半导体催化剂对渗滤液进行处理试验。研究了ZnO TiO2复合半导体催化剂的催化活性 ,并研究了各种实验条件、影响因素及处理效果。研究表明 ,在一定的试验条件下 ,用ZnO TiO2 复合半导体催化剂处理城市垃圾渗滤液效果较好 ,可作为垃圾渗滤液的深度处理。同时得到光催化氧化法处理渗滤液的最佳试验参数。     

紊动特性对污染物降解的影响研究

采用潜水泵作为紊动诱发装置，利用PIV测量了流场，研究了不同流量下紊动对污染物降解的影响规律。结果表明，紊动对污染物的降解有明显的影响，流量越大，紊动强度越大，污染物的降解率越高。对紊动强度与有无紊动水箱COD、NH4^＋-N、TN和TP降解增加量的变化曲线进行指数函数拟合，拟合结果良好，可以认为紊动对污染物降解的影响可以描述为“一级反应”理论。     

氧化、还原改性对活性炭吸附草甘膦的影响

研究了氧化、还原改性对活性炭吸附草甘膦的影响.以傅立叶红外光谱定性表面官能团变化,以扫描电镜观察表面形貌,以化学吸附分析仪测定后再通过测定样品的氮气吸附/脱附等温线计算比表面积和孔径.结果表明:(1)氧化改性使活性炭比表面积增大;还原改性使活性炭比表面积减小.还原阶段使先前氧化阶段中产生的孔道以及原有孔道均发生塌陷,导致还原改性活性炭比表面积减小.(2)在静态吸附的条件下,氧化改性和还原改性活性炭对草甘膦的吸附均为吸热反应.还原改性在活性炭表面产生的还原性官能团有利于活性炭对草甘膦的吸附,而氧化改性产生的氧化性官能团并不利于活性炭对草甘膦的吸附.(3)热力学参数的计算进一步表明,改性活性炭对草甘膦的吸附为吸热反应.     

五氯苯酚在厌氧颗粒污泥中的吸附研究

在血清瓶中进行的分批实验中,研究了UASB和EGSB反应器厌氧颗粒污泥对五氯苯酚(PCP)的吸附、解吸规律.结果表明,吸附和解吸在接触PCP 2.5 h内达到平衡,吸附和解吸过程都符合Freundich等温方程,PCP的吸附机制为恒定的分配吸附.来自UASB反应器中活的颗粒污泥吸附能力大于灭活的颗粒污泥,Freundich等温方程吸附常数K值分别为0.557 0和0.037 9.UASB反应器颗粒污泥对PCP的吸附能力大于EGSB反应器颗粒污泥,Freundich等温方程吸附常数K值分别为0.557和0.263.     

制备条件对不同玻璃材料负载TiO_2活性影响研究

以光催化降解苯酚为探针反应,通过正交实验,系统研究了胶液配比、涂覆次数和焙烧温度等条件对以溶胶-凝胶法分别在普通钠钙玻璃和磨砂玻璃上制备TiO2光催化性能的影响,并利用环境扫描电镜（ESEM）对TiO2催化膜形貌进行了分析。研究表明,在普通钠钙玻璃片上负载TiO2催化膜的影响因素主次顺序为：硝酸体积〉涂覆次数〉焙烧温度〉V乙醇∶V酞酸丁酯,在选定实验条件下的最优条件为：涂覆次数为4次;焙烧温度=450℃;V乙醇∶V酞酸丁酯∶V硝酸（1∶4）：V水=400∶40∶1∶4。在磨砂玻璃片上负载TiO2催化膜的的影响因素主次顺序为：涂覆次数〉硝酸体积〉焙烧温度〉V乙醇：V酞酸丁酯,在选定实验条件下的最优条件为：涂覆次数为4次;焙烧温度=500℃;V乙醇∶V酞酸丁酯∶V硝酸（1∶4）∶V水=400∶40∶2∶4。通过扫描电镜可以观察到在普通钠钙玻璃片和磨砂玻璃片表面均附着一层白色的TiO2薄膜,颗粒粒径在100 nm左右。磨砂玻璃比普通钠钙玻璃负载更多的催化剂,磨砂玻璃基TiO2活性更高。磨砂玻璃是一种非常有前景的TiO2催化剂载体材料。     

Study on the cytotoxicity of microcystin-LR on cultured cells

The toxicity of purified blue-green algal toxin, microcystin-LR, on permanent cell lines KB, NIH/3T3, H-4-II-E, HeLa, Vero, Hep G2, Caco-2 and HL-60 was studied. Assessment of cell viability using colorimetric 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assays indicated that purified microcystin-LR induced toxic effect on KB and H-4-II-E cell lines after 96 h incubation at toxin concentrations greater than 18.75 microg/ml. KB cell line was selected for further study when reproducibility, consistency and sensitivity were considered. Significant amounts of lactate dehydrogenase (LDH) were released from KB cells when incubation durations were 72 and 96 h with toxin concentrations of 18.75 microg/ml and higher. Although previous studies suggested that microcystin-LR had no cytotoxic effect on permanent cell lines, LDH release assay performed on KB cells indicated that exposure to microcystin-LR could result in damage to the cell membrane.     

甲基红在壳聚糖上吸附富集的研究

研究了pH、初始浓度、时间及温度对甲基红在壳聚糖上吸附富集的影响。结果表明，pH是影响甲基红吸附富集的重要因素，最佳pH3．4。其动力学行为更好地符合Lagergren准二级反应动力学模型，随着温度增加，平衡吸附量减少。吸附过程的表观活化能（Ea）为7．518kJ／mol。壳聚糖对甲基红的吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温方程。计算得到吸附过程的热力学参数△G0、△H0。和△S0分别为-24．88kJ／mol（303K）、-22．15kJ／mol和8．783J／（mol·K），表明壳聚糖对甲基红的吸附是一个自发的放热过程。红外光谱分析得到，壳聚糖吸附甲基红的过程中，壳聚糖分子中存在的大量羟基和氨基发挥了主要作用。     

CaCl2浓度对土壤吸附西维因的影响研究

以北京交通大学校园草坪种植土为研究对象,研究了CaCl2浓度对西维因在土壤上吸附行为的影响,比较分析了不同CaCl2浓度下土壤对西维因的吸附动力学曲线和吸附等温线。实验结果表明,Elovich方程可以较好地拟合土壤对西维因的吸附动力学曲线。随着CaCl2浓度的增大,从快吸附到慢吸附过程所需要的吸附时间增加。西维因在土壤中的吸附等温线呈非线性特征,Freundlich和Langmuir吸附等温式均能较好地拟合吸附等温线。随着离子强度的增大,土壤对西维因的吸附容量降低。西维因浓度较低时,吸附等温线的线性要优于高浓度时的吸附等温线,进一步证明西维因在土壤上的吸附遵从"两相"吸附模式。