生物炭载体的表面特征和挂膜性能研究

以花生壳为原料,于300~700℃下热解制备生物炭以作为生物膜载体,对其进行了理化性质表征和挂膜试验.结果表明:较高的热解温度(700℃)能促进生物炭载体孔隙结构发展,生物炭表面ζ电位上升,亲水性增加,从而有利于污水微生物的附着和生长. 挂膜期间,生物炭载体单位挂膜量分别高出陶粒44%~84%,高温(700℃)生物炭载体生物膜对NH4+-N的去除率高出陶粒1%~3%,而中低温(300、500℃)生物炭载体生物膜对NH4+-N的去除率较陶粒低5%~10%,显示生物炭表面理化性质可能对附着的生物膜微生物种类和活性产生影响.     

受污染原水的弹性填料生物接触氧化处理挂膜试验研究

试验研究了水温、曝气强度和气水比等因素对YDT生物接触氧化池挂膜的影响。结果表明：生物接触氧化池挂膜受水温影响很大，水温越高，挂膜时间就越短，水温低于15℃自然挂膜难以成功。在挂膜期间，采用较小的曝气强度和气水比可缩短生物膜的成熟时间。对判断生物膜是否成熟的指示性参数－氨氮去除率和CODMn去除率进行了比较，认为用氨氮去除率作为判断生物膜成熟的批示性参数较适合。     

活性炭悬浮填料在MBBR中的对比实验

填料的结构,材质等因素影响到生物膜的性状和水力学特性,是决定移动床生物膜反应器处理效果的关键因素。本文分别选取了5种含活性炭比例不同的填料以及一种不含活性炭的参照填料,分别从亲水性、COD与NH4+-N的去除、微生物量以及微生物种类方面对各填料在相同的运行条件下进行了比较研究。实验结果表明,含活性炭的填料在亲水性能、挂膜速度,生物量浓度等方面比不含有活性炭的填料有明显的优势。在含活性炭的填料中,25%的填料挂膜快,处理效果稳定,受外界环境影响较小。     

折流生物膜反应器处理生活污水效能研究

折流生物膜反应器是一种以活性炭纤维组合的膜载体为折流挡板的新型污水处理工艺。考察了活性炭纤维表面生物膜的挂膜情况,并针对不同停留时间和碳氮比情况下,生物膜同时去除有机物和氮的效果。结果表明,折流状况下,活性炭纤维挂膜效果好,5d后生物膜厚度达到3~4mm;在水温为18~23℃,pH值为7.1~7.4,进水DO为4.5~5.4mg/L,停留时间为8h,碳氮比为10的条件下,对COD和NH+4-N的去除率分别达到80%和60%以上。     

曝气生物过滤反应器的新型挂膜方法

介绍了一种新型快速的生物过滤反应器的挂膜方法。实验证明 ,该方法符合生物膜形成的微生物学原理。采用此种挂膜方法具有挂膜时间短、耐冲击负荷的优点 ,比目前应用广泛的循环挂膜法优越     

不同材料生物转盘处理乳制品废水试验

分析比较了聚乙烯网状材料、石英砂、BioM~(TM)微生物膜载体3种转盘材料在处理乳制品工业废水挂膜启动期间的生物膜状态以及COD、NH_4~+-N、TP等指标的去除效果。结果表明:聚乙烯网状生物转盘膜厚度适中,挂膜比较均匀稳定,出水SS少。同时,网状生物转盘驯化后期COD、NH_4~+-N、TP处理效率比较稳定,波动不大,说明载体上生物膜对水质变化具有较好的抗冲击能力。可以确定,聚乙烯网状材料作为生物转盘挂膜材料具有较好的可行性和实用性。     

生物滴滤池去除氨气的挂膜实验研究

硝化菌的挂膜问题一直是氨气处理中较难解决的问题,采用生物滴滤池对天然斜发沸石和多面空心小球进行硝化菌挂膜研究.实验表明沸石在15天左右就能基本完成硝化菌的挂膜启动,而小球则要20天才能完成;随着 COD:NH3-N降低,各载体生物膜量有所减少;同时,生物膜内生物相也相应改变.     

气速对曝气生物滤池挂膜的影响

以曝气流量2,4,8,16,64 L/h,内部气速为25,50,100,200,800 m/h对填充粉煤灰加气砼颗粒和沸石颗粒曝气生物滤池进行挂膜试验,研究气速对整个运行过程中COD和NH3-N去除率的影响。结果表明:气速能够加快生物膜的附着,但其对生物膜的作用受填料表面结构影响较小。在填料挂膜阶段前期,气速对生物膜附着有显著影响,并受填料表面性质影响,表面结构复杂填料的挂膜期早于表面均细的填料。气速对NH3-N去除率的影响较小。     

悬浮式生物膜法处理城市河涌水技术研究

在调查、分析城市河涌水污染特征的基础上,设计了悬浮式生物膜法生物反应器,采用以自然复氧为主的循环挂膜法,该法挂膜时间短,微生物种类丰富。挂膜成熟后,模拟河涌水进行连续运行实验。实验表明:在进水有机负荷浓度较低时,悬浮式生物膜法对COD去除率较高,并且脱氮除磷效果较好,可应用于实际城市河涌水的处理。     

MBBR处理油页岩干馏废水不同挂膜方式的性能比较

为实现生物膜反应器的快速启动和稳定运行,对MBBR处理油页岩干馏废水的不同挂膜驯化方法进行了优化。分别采用2种挂膜驯化方式进行:方法1先用模拟生活污水对填料进行挂膜,然后用以模拟生活污水稀释20倍的油页岩干馏废水对生物膜进行驯化;方法2直接采用模拟生活污水稀释20倍的油页岩干馏废水进行连续流挂膜驯化。实验结果表明:在相同运行阶段,方法2的生物膜量增长情况优于方法1,第35天方法1和方法2的生物膜量分别为941,1628 mg/L;从脱氮除碳情况来看,方法2启动和稳定运行所需的时间更短,处理效果也优于方法1;生物相及扫描电镜图像分析显示,与方法1相比,方法2中的生物膜结构更加紧实,微生物排列更为紧密、数量更多。因此,直接采用以模拟生活污水稀释20倍的油页岩干馏废水进行连续流挂膜驯化是MBBR处理油页岩废水的最佳启动方式。     

炭纤维生物膜载体在反硝化脱氮中的应用

通过对反硝化微生物在炭纤维与聚丙烯、泡沫聚氨酯塑料类载体上的固着化实验,发现反硝化微生物在炭纤维载体上附着强度较大,而且每克炭纤维上的生物膜干重及对硝态氮处理能力是每克塑料类载体的200倍以上.PAN基高强度炭纤维比活性炭纤维能固着更多的反硝化微生物,这与高强度炭纤维载体与微生物的有效接触面积大、传质好及表面官能团有关.适量的表面含氧官能团能使较多的反硝化菌较牢固地吸附在炭纤维载体上.PAN基高强度炭纤维是一种生物相容性好、固着强度高、耐微生物分解及化学腐蚀的优异的反硝化菌新型固着化载体.     

生物活性炭流化-泥滤耦合硝化与反硝化试验

构建生物活性炭流化-泥滤耦合系统,以果壳活性炭为载体,通过连续进水试验研究了系统的硝化与反硝化特性.同时考察了生物活性炭的形成过程及其特征.试验结果表明,通过对反应器中悬浮污泥的排除和进水条件的控制可形成生物活性炭.生物膜在活性炭上的分布受循环流体作用影响,具有独特的空间和微生物生理分布特征.在反应器COD容积负荷约2.2ks·m-3d-3和氨氮容积负荷约0.2ks·m-3d-3的进水条件下,系统对COD和氨氮去除率可分别达到92%和70%;通过对出水的泥滤控制,可以有效地增强系统的反硝化能力;出水pH值的变化也反映出系统兼具硝化与反硝化的效能.     

生物活性炭流化床净化采油废水的效能及特性

为了解决采油废水生化处理难度大、处理效率低等问题,采用颗粒活性炭为载体的内循环流化床反应器工艺在好氧条件下净化采油废水.利用果壳粒状活性炭为载体,投配率为15%时效果较好;最优化水力停留时间为5h.借助有机物的表征参数COD、UV₂₅₄、UV₄₁₀、有机酸以及GC/MS分析方法对该工艺净化采油废水中的有机物的能力进行了研究,结果表明,COD去除率在25%～45%之间波动,UV₂₅₄、UV₄₁₀和有机酸的平均去除率分别为85.9%、73.6%和51.5%,含油量去除率可达100%,但很难去除长链烷烃.研究还发现,由于采油废水中含有某些高浓度的无机离子,如Ca²⁺、Cl^-,占据了活性炭吸附活性中心,从而对活性炭吸附和降解有机物的性能产生不利影响;采油废水温度较高也是影响生物活性炭处理效果的一个因素.     

生物活性炭降解2,4-二氯酚的特性

以普通活性污泥法和石英载体生物膜法为对照,研究生物活性炭对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的吸附特征和生物吸附动力学,探讨生物活性炭去除2,4-DCP的作用机制.结果表明:使用粉末活性炭吸附2,4-DCP可行且具有较强的抗冲击负荷能力,生物活性炭比活性污泥法、石英生物膜法的降解速率快,抗冲击负荷能力强,适合长期高浓度运行使用.且在生物活性炭系统中,除了活性炭吸附和生物降解作用外,活性炭对2,4-DCP还有氧化降解作用.     

长江原水臭氧-生物活性炭挂膜中试研究

为了探究面向长江水源的臭氧-生物活性炭深度处理工艺的挂膜技术,进行了长江原水常州段的臭氧-生物活性炭挂膜中试研究.结果表明,在挂膜前期,由于炭柱的物理吸附作用逐渐饱和,炭柱对DOC(溶解性有机碳)、UV_(254)和COD_(Mn)(高锰酸盐指数)的去除率逐渐降低,对氨氮几乎没有去除,在挂膜中后期,由于活性炭上生物膜逐渐成熟,生物降解起主导作用,有机物和氨氮去除率升高并趋于稳定.90 d后,炭柱对DOC、UV_(254)和COD_(Mn)这3个有机物指标的去除率分别稳定在30.64%、57.50%和30.00%以上,氨氮去除率稳定在88.93%左右,认为挂膜成功.扫描电镜图显示活性炭表面出现丰富的菌胶团,同时高通量测序也验证了活性炭中丰富多样的微生物群落结构.     

活性炭粒子电极改性及其电催化性能

针对粒子电极电催化性能低、电能消耗大等问题,以柱状活性炭（AC）为载体,采用浸渍法制备负载金属的活性炭粒子电极,通过正交试验探究其最优制备条件,并应用Bohem返滴定法和SEM对改性活性炭进行表征。正交试验表明:粒子电极电催化性能受浸渍时间的影响比受浸渍浓度、焙烧时间、焙烧温度的影响更大。不同制备条件下的粒子电极形貌差异很大。在0.1 mol/L的浸渍液中浸渍12 h,400 ℃条件下焙烧4 h得到的粒子电极用于三维电极反应器中降解活性艳红X-3B,染料去除率达到85.97%,COD去除率达到65.61%,对比AC,染料去除率提高了5.29百分点,COD去除率提高了10.12百分点,能耗降低了13%。表明Ni/AC粒子电极可提高其电催化性能,降低能耗。     

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为反硝化固体碳源的脱氮特性研究

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为固体碳源和生物膜载体,研究其脱氮性能以及添加惰性载体砾石对反应性能的影响.结果表明,PBS可作为反硝化固体碳源去除低C/N水体中的硝酸盐氮,但是所需的启动时间较长,为33 d左右.反硝化过程不会造成亚硝酸盐氮积累,但是会产生低于0.8 mg·L-1的氨氮.在PBS为碳源的反硝化体系中添加惰性载体来增加生物膜量,可以提高反硝化速率,PBS、PBS+30 g砾石、PBS+60 g砾石、PBS+90 g砾石4个体系的反硝化速率分别为5.33、7.04、10.05和6.93mg·(L·h)-1,反应均为零级反应.反硝化反应过程中(0~9 h),溶解性有机碳(DOC)先升高后降低,反应结束时(24 h),添加惰性载体砾石60 g和90 g体系的DOC分别为16.34 mg·L-1和19.22 mg·L-1,高于未添加砾石体系的13.48 mg·L-1.4个反硝化体系的pH值均低于初始值,是固体碳源降解过程中产生的酸性物质与反硝化产生的碱度综合作用的结果.     

悬浮生物膜载体强化氨氮降解研究

为了缩短氨氮降解时间,提高氨氮转移速率,利用新型悬浮载体对氨氮降解进行了研究.将生物膜培养分成3个阶段,每个阶段采用不同的运行条件,提高了膜上硝化菌的附着量,在载体上培养形成了以丝状细菌为附着体的蜂窝状微生物薄膜,增加了微生物附着的比表面积,薄膜的形成有利于氧气的扩散和基质的转移,为硝化菌提供了有利的生存环境.试验在pH值7.8～8.2,温度为24～29℃的条件下,在曝气90min时,氨氮从78 mg/L降解到2 mg/L以下,COD从140～300 mg/L降解到50mg/L以下;在曝气180min时,氨氮浓度从80～130 mg/L降解到3.5 mg/L以下,COD浓度从150～350 mg/L降解到46 mg/L以下.试验实现了同步去除COD和氨氮,与传统的活性污泥法相比,缩短了氨氮的降解时间,提高了氨氮降解速度.从微生物学和动力学理论对悬浮生物膜载体高效的氨氮降解和硝化机理进行了分析.     

Fe~(3+)-TiO_2/AC光催化剂的制备及其光催化性能

以活性炭(AC)为载体,通过溶胶-凝胶法制备了Fe3+离子掺杂的TiO2/活性炭(Fe3+-TiO2/AC)负载型光催化剂,通过SEM、XRD、UV-Vis等手段对光催化剂进行了表征。以125W高压汞灯作为光源,通过对罗丹明B的光降解反应,主要考察了温度对Fe3+-TiO2/AC复合体的光催化活性的影响。结果表明,温度在600℃条件下焙烧的Fe3(+0.15%)-TiO2/AC具有最好的光催化活性。     

应用亲电型悬浮生物载体处理工业废水的现场中试

研究采用本课题组研发的亲电改性聚乙烯为悬浮生物膜载体,构建移动生物膜与活性污泥复合工艺(integrated free-floating biofilm and activated sludge,IFFAS),对东北某工业园区污水处理厂的污水处理进行现场中试。结果表明,当进水ρ(COD)、ρ(NH3-N)、ρ(TN)分别为139~741,19.3~44.9,29.6~148.6 mg/L时,改性载体在10 d左右即可完成挂膜;中试IFFAS工艺稳定运行阶段,出水COD、NH3-N、TN的平均去除率分别高达88%、97%、80%,出水浓度分别为36~48,0.1~0.9,5~14.3 mg/L,达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准。出水水质明显优于污水处理厂原有A2/O工艺出水,说明以亲电改性聚乙烯为载体的IFFAS工艺可显著提高净化污水的能力。