MBR-RO组合工艺深度处理高碳高氮废水的研究

采用A/O-MBR/RO工艺深度处理模拟高碳高氮废水,考察了不同进水的COD/N对有机物和氨氮去除效果的影响,并且 深入考察反渗透膜的污染特性结果表明,A/O-MBR能够实现95.6％的有机污染物去除率,反渗透的出水水质指标TOC<0.9mg·^-1、TN<12.65mg·L^-1、总硬度<0.038 mol·L、总碱度<14.6mg·L^-1,达到了城镇污水回用级标准.COD/N对有机物去除率影响不大,但影响总氮的脱除过程当COD/N的平均值为10.2时,总氮的去除主要通过好氧区内同步硝化反硝化过程完成,总氮的平均去除率为89.4％;当COD/N的平均值为7.1、5.6时,总氮的去除主要通过传统的硝化反硝化和同步硝化反硝化共同完成,总氮的平均去除率分别为72％、74％通过扫描电镜观察了反渗透膜污染的状态,利用傅立叶变换红外光谱测定了膜污染物质的红外吸收光谱,指出膜污染的主要污染物是A/O-MBR出水中的溶解性微生物产物     

倒置A2/O-MBR组合工艺处理生活污水效能及膜污染特性

将自制高强度PVA亲水化改性复合膜应用于倒置A2/O-MBR工艺中,处理模拟生活污水,考察了系统对COD、氨氮、总氮、总磷及浊度的去除效果以及膜性能的变化.结果表明,在不同回流比条件下,COD、氨氮、总磷等去除率变化不大,分别大于90%、95%、80%;回流比对总氮的去除效果有一定的影响,回流比为100%时去除率较低,当回流比从100%增加到300%时,去除率相应增大,在膜的高效截留作用下,膜出水浊度始终小于0.05NTU,控制膜通量为(12±0.5)L·(m2·h)-1,连续运行52 d,未对膜进行任何清洗,膜污染平均速率为13.22 Pa·h-1,膜污染进程缓慢.经FTIR分析,多糖和蛋白质是膜有机污染物的主要成分,多为亲水性物质.膜与污染物之间的微观作用力的测定表明LB为膜主要污染物,与FTIR分析一致.     

低温A/O-MBR工艺启动试验研究

研究了A/O-MBR工艺低温(水温在5~12℃)启动效能,结果表明,低温下A/O-MBR工艺启动迅速,活性污泥的培养驯化时间较短。启动过程中根据出水水质情况,逐渐提高负荷,运行34 d,系统对COD的去除率能达到90%以上,系统对氨氮的去除率能达到96%以上,至稳定运行后氨氮的负荷平均可达到0.419kg/(m3.d),反硝化效果系统去除率基本能稳定在60%左右。     

无排泥条件下的膜-生物反应器系统处理焦化废水可行性研究

小试规模浸没式厌氧/缺氧/好氧-膜-生物反应器(A1/A2/O-MBR)系统用于处理实际焦化废水,在无排泥条件下连续运行160 d.考察了长期运行条件下系统对不同污染物的去除性能,并通过亲疏水组分分离和三维荧光光谱法,对进出水焦化废水中溶解性有机物(DOMs)特征进行分析.结果表明,A1/A2/O-MBR系统能稳定去除88.0%±1.6%的COD,99.9%的挥发酚,99.4%±0.2%的浊度和98.3%±1.9%的NH4+-N,相应的平均出水浓度分别为249 mg/L±44 mg/L、0.18 mg/L±0.05 mg/L、1.0NTU±0.2 NTU和4.1 mg/L±4.3 mg/L;最大TN去除率可达到74.9%.在系统160 d运行过程中,MLVSS/MLSS维持在90.2%±1.0%,没有出现无机物的积累;污泥的表观产率(MLVSS/COD)逐渐降低并最终稳定在0.035 kg/kg.在焦化废水DOMs的疏水酸性、疏水中性、疏水碱性和亲水物4种组分中,疏水酸性物是进出水中最主要的溶解性有机碳(DOC)和色度组分,分别占进出水总DOC的70%和67%,总色度的75%和76%.三维荧光光谱分析表明腐殖质类物质是系统出水中残留的主要难降解有机物和致色物质.     

电化学氧化法去除兰炭废水中COD和NH3-N

采用电氯化氧化法处理高浓度含有机污染物和氨氮的兰炭废水,考查了NaCl添加量、外加电压、初始pH值等对废水中化学需氧量（COD）和氨氮（NH₃-N）去除效果的影响,并对电化学氧化过程及污染物氧化机理进行深入分析.研究表明,随着NaCl添加量、外加电压及电解时间的增加,废水中COD与NH₃-N去除率逐渐增大.在NaCl添加量为60g/L、电压6V、极板间距10mm、废水初始pH值不变、电解时间3h的条件下,兰炭废水中COD和NH₃-N去除率分别为84.31%和95.77%,远高于不添加NaCl时的41.18%和34.10%.废水中COD和氨氮的降解主要归因于间接氧化,阳极反应产生的Cl₂水解生成具有强氧化性的ClO^-.电解过程中大部分NH₃-N在ClO^-的作用下转化为N₂,而小部分以含氮化合物的形式存在.兰炭废水中有机污染物主要以酚类物质为主,电化学处理后其含量大幅降低,部分会转化为醚类或者烷烃类物质.     

两种膜生物反应器处理养猪沼液的比较研究

养猪沼液有机物和氨氮浓度高,碳氮比低,生化处理难度大.本文对比研究了生物膜式膜生物反应器(biofilm membrane bioreactor,BF-MBR)和传统膜生物反应器(MBR)在进水化学需氧量(COD)和总氮(TN)比值分别为1.0±0.2和2.3±0.4条件下对养猪沼液的处理效果.结果表明,养猪沼液COD/TN为1.0±0.2时,两套反应器的出水水质都较差且波动较大.进水COD/TN比值提高到2.3±0.4后,两套系统的出水水质和运行稳定性均得到大幅度提高;BF-MBR对COD和氨氮的去除率分别为92.3%±2.4%和97.5%±4.1%,略优于MBR的91.9%±1.5%和91.2%±14.0%.与MBR相比,BF-MBR因生物膜的影响,对总氮和总磷去除率分别达36.7%±19.5%和54.0%±18.9%,显著高于MBR去除率19.2%±12.4%和29.0%±18.1%;BF-MBR系统比MBR减少了近40%的外加碱耗.BF-MBR比MBR有更好的污染物去除效果且消耗更少的外加碱剂,因此对处理沼液的适用性更好.     

A/O-MBR改进工艺处理干法腈纶废水的启动研究

采用A/O-MBR改进工艺处理干法腈纶废水,启动时间短,处理效果较好,同时对水质水量均具有较强的耐冲击性能。研究结果表明,反应器出水COD为300~400 mg/L,去除率为65%~75%;出水氨氮小于5 mg/L,去除率可达97%以上;出水总氮为40~50 mg/L,去除率为60%~70%。但由于干法腈纶废水中含有大量的难降解有机物,导致出水COD和总氮含量仍然较高,膜污染较为严重,所以要实现对干法腈纶废水的有效治理,还需进一步探求物理化学技术对腈纶废水的高效预处理,以提高废水的可生化性。     

高水力负荷下人工湿地处理污水厂尾水的研究

为了减少人工湿地的占地面积,采用水平潜流人工湿地在高水力负荷下对污水厂一级A出水进行处理。实验结果表明,随着高水力负荷的降低,湿地系统对污染物的平均去除率逐渐增加,但对污染物的平均去除量却在水力负荷最高时达到最大值。其中在水力负荷为0. 5 m~3/m~2·d时,湿地系统对BOD5、氨氮、总氮和总磷的平均去除率达到最大,分别为74. 6%、52. 2%、51. 1%、53. 3%;在水力负荷为1. 2 m~3/m~2·d时,湿地系统对BOD5、总氮和总磷的平均去除量达到最大,分别为2. 3 g/d、0. 6 g/d、0. 08 g/d。通过分析得出在高水力负荷人工湿地中水力停留时间是污染物去除效果的限制因素。     

反硝化聚磷菌在低碳源城市污水脱氮除磷处理中的应用

采用反硝化聚磷菌,解决传统脱氮除磷工艺矛盾,使模拟的低碳源城市污水经济高效地达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准,进行脱氮除磷新工艺试验研究。采用向序批式反应器中投加前期筛选得到的反硝化聚磷菌,通过培养驯化污泥、优化运行模式、过程中补充碳源等手段,处理对象为COD≥450 mg/L、氨氮≥60 mg/L、总氮≥65 mg/L和总磷≥12 mg/L的模拟城市污水。研究结果表明:经过130个周期的运行优化,使投加菌株的污泥具有良好的脱氮除磷性能,反应器平均出水COD、氨氮、总氮和总磷浓度分别为46.94、0.41、14.53、2.53 mg/L,相应去除率分别为90.22%、99.32%、78.31%、81.42%,后期添加15 mg/L Ca(OH)2溶液混凝沉淀后,出水COD、氨氮、总氮和总磷浓度均达到一级A标准。     

中空膜生物反应器处理港口含油废水的中试研究

采用中试规模的中空膜生物床处理混凝沉淀后港口含油废水。进水COD浓度为245⁵44mg/L,当HRT=4h时,出水COD平均浓度为146.5mg/L,平均去除率为64.2%;当HRT=8h时,出水COD平均浓度为133.4mg/L,平均去除率为64.6%。采用活性炭对MBR出水进行深度处理,处理后出水的COD浓度均小于130mg/L,NH4+-N浓度为1.2544mg/L,当HRT=4h时,出水COD平均浓度为146.5mg/L,平均去除率为64.2%;当HRT=8h时,出水COD平均浓度为133.4mg/L,平均去除率为64.6%。采用活性炭对MBR出水进行深度处理,处理后出水的COD浓度均小于130mg/L,NH4+-N浓度为1.2⁴.1mg/L,石油类污染物浓度为0.44.1mg/L,石油类污染物浓度为0.4⁰.9mg/L。MBR稳定运行期间,膜组件的操作负压稳定在0.03MPa以下,远低于化学清洗时的操作负压控制标准0.05Mpa。     

A~2O-MBR工艺的脱氮除磷特性研究

将传统的脱氮除磷工艺(厌氧/缺氧/好氧,A2O)与膜分离技术相结合,构建具有强化脱氮除磷作用的A2O-MBR工艺。以某城市污水处理厂的A2O-MBR工程为研究对象,通过长期的跟踪监测和实验研究,结果表明,该工艺具有非常好的脱氮除磷效果,出水总氮、氨氮及总磷的平均浓度分别为5.69 mg/L、1.32 mg/L和0.18 mg/L,去除率分别达到85%、94%和97%,优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。另外,硝化速率随温度的降低而降低。释磷/吸磷效果较好,趋势明显。     

电化学耦合膜工艺去除饮用水中卡马西平

研究了外加电压、初始浓度对电化学耦合膜工艺去除饮用水中卡马西平（CBZ）效果的影响.结果表明,CBZ初始浓度为100μg/L的条件下,随着电压的升高,电化学耦合膜工艺对CBZ的去除率逐渐增加,在外加电压为2V,电化学耦合膜工艺对CBZ的去除率达到88.0%;外加电压为2.0V的条件下,CBZ初始浓度为50~500μg/L时,电化学耦合膜对CBZ的去除率均达到85%以上.而与粉末活性炭/微滤膜（PAC/MF）工艺的比较可知,电化学耦合膜工艺的去除效果更为稳定,运行成本也更低.考察了水中的离子强度和腐殖酸对电化学耦合膜工艺去除CBZ效果的影响.结果表明,由于对系统中·OH的竞争作用,离子强度的增大及腐殖酸浓度的提高将抑制CBZ去除.     

膜生物反应器PVDF膜和尼龙膜污染特性

分别采用PVDF膜（第1~219d）和尼龙（Nylon）膜（第220~360d）长期运行膜生物反应器（MBR）,分析MBR系统的脱氮性能和膜污染特性.结果表明,反应器最终在进水NH₄⁺-N和NO₂^--N浓度分别为400~740mg/L和460~790mg/L的条件下稳定运行112d,总氮去除率（TNRE）维持在86%左右,总氮去除负荷（NRR）为0.61~1.08kg N/（m³·d）.经过263d的运行,反应器中混合液悬浮固体浓度（MLSS）从4918mg/L增至7230mg/L,混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）从2585mg/L增加至4455mg/L,比厌氧氨氧化活性（SAA）最高达0.46g N/（d·gVSS）.无论是PVDF膜还是尼龙膜,Anammox-MBR系统在一个膜污染周期结束时,都是泥饼层阻力占主导,但二者的膜污染机制不同.与相同水力停留时间（HRT）下运行的PVDF膜相比,尼龙膜的膜污染发展速度显著减小.结合脱氮性能和膜污染情况,本实验条件下,MBR系统优先采用尼龙膜在HRT=1.5d运行.     

Membrane fouling reduction through electrochemically regulating flocs aggregation in an electro-coagulation membrane reactor

Coupling coagulation and applied electric field is an efficient method to regulate cake layer porosity and hydrophilicity for alleviating ultrafiltration membrane (UF) fouling. However, the Al/Fe flocs aggregation behavior are induced from electric field and determine the cake layer structure, which has not been studied comparatively yet. Herein, the anti-fouling performance in an efficient electro-coagulation membrane reactor (ECMR, in which UF membrane modules are placed between electrodes) was investigated with Al/Fe anode and various electrochemical parameters from the viewpoint of regulating flocs aggregation. Both the cake layers formed from Al and Fe flocs under an electric field were more porous and hydrophilic in comparison with that formed without electric fields, resulting in an enhanced water flux under higher electric field strength. Comparing with Fe flocs, Al flocs had a faster growth rate and larger size, facilitating membrane pore block resistant, which was more pronounced in a higher current density. Furthermore, the cake layer formed from Al flocs was more porous than that formed from Fe flocs. Therefore, the anti-fouling performance of ECMR with Al anode was superior to that of ECMR with Fe anode. When the electric field strength increased from 0 to 10?V/cm, the normalized specific flux was improved from 71.2% to 89.4% for ECMR (Al) and from 48.1% to 70.1% for ECMR (Fe) at 30?min.     

厨余发酵液作为中试A/O-MBR外增碳源的脱氮特性

利用厨余发酵液作为A/O-MBR的外增碳源,考察在不同发酵液投加量和水力停留时间(HRT)条件下的脱氮性能以及膜污染特点.结果表明,发酵液的反硝化速率和COD利用率与乙酸钠接近,比葡萄糖高.通过A/O-MBR的运行发现,厨余发酵液作为碳源能够增强微生物活性,强化反硝化过程,从而提高脱氮效率.TN的去除效率随着发酵液投加量的增加而增大.发酵液投加前后,反应器内的EPS并没有积累,膜污染速率变化较小.化学清洗可以有效地去除膜污染物质,恢复膜通量.同时,延长HRT有助于提高脱氮效率和缓解膜污染.     

电辅助膜生物反应器体系中Co纳米催化膜处理焦化废水研究

为探究电辅助膜生物反应器（electrical membrane bioreactor,EMBR）处理难降解有机废水的效果、产电性能及抗膜污染性能,以金属有机骨架化合物（metal-organic frameworks,MOFs）为前驱体,通过碳化制备具有高催化氧还原（oxygen reduction reaction,ORR）活性的负载Co纳米颗粒的氮掺杂碳催化剂（Co-NPs）,以碳纤维布作为基体组装Co-NPs/PVDF碳纤维基催化膜,并构建催化膜耦合EMBR体系处理实际焦化废水.考察碳化温度、Co/N协同作用、N掺杂含量及形态对ORR活性的影响,探究了催化膜在EMBR体系中处理实际焦化废水的污染物去除效率、抗污染特性和产能效果.结果表明:①Co-NPs的ORR反应为4电子转移还原途径,还原产物为水.②Co-NPs/PVDF碳纤维基催化膜在微电场下保持稳定的高膜通量.催化膜污染在运行初期符合膜孔堵塞模型,后期表现为滤饼层污染模型控制,膜污染以滤饼层污染为主.微电场可以降低滤饼层比阻,能有效解决膜污染问题.③EMBR体系处理实际焦化废水,COD、TN、NH₄+-N和挥发酚的去除率分别为97.2%、43.8%、82.9%和99.8%.④系统最大产电功率密度为823.8 mW/m3,库仑效率为8.3%.研究显示,以MOFs为前驱体制备的Co-NPs纳米催化剂,以碳纤维布作为基体制备Co-NPs/PVDF碳纤维基催化膜,耦合EMBR体系在焦化废水处理过程中表现出了高效的污染物降解效率、能源转化效率,并且微电场环境可达到抗膜污染效果.      

Effects of different Ca2+ behavior patterns in the electric field on membrane fouling formation and removal of trace organic compounds

The effects of Ca²⁺ on membrane fouling and trace organic compounds (TrOCs) removal in an electric field-assisted microfiltration system were investigated in the presence of Na⁺ alone for comparison. In the electric field, negatively charged bovine serum albumin (BSA) migrated towards the anode far away from the membrane surface, resulting in a 42.9% transmembrane pressure (TMP) reduction in the presence of Na⁺ at 1.5 V. In contrast, because of the stronger charge shielding of Ca²⁺, the electrophoretic migration of BSA was limited and led to a neglectable effect of the electric field (1.5 V) on membrane fouling. However, under 3 V applied voltage, the synergistic effects of electrochemical oxidation and bridging interaction between Ca²⁺ and BSA promoted the formation of denser settleable flocs and a thinner porous cake layer, which alleviated membrane fouling with a 64.5% decrease in TMP and nearly 100% BSA removal. The TrOCs elimination increased with voltage and reached 29.4%–80.4% at 3 V. The electric field could prolong the contact between TrOCs and strong oxidants generated on the anode, which enhanced the TrOCs removal. However, a stronger charge shielding ability of Ca²⁺ weakened the electric field force and thus lowered the TrOCs removal.     

微生物光电还原CO2合成乙酸对外电压的响应机制

以TiO₂光阳极结合自养型生物阴极,构建双室微生物光电合成（MPES）系统,以光能作为主要的能量来源,探究MPES还原CO₂合成乙酸的性能及其限制因素.结果表明,光阳极取代纯电化学阳极显著降低了MPES生物阴极对外电压的需求.MPES能持续稳定运行,平均产乙酸速率为（1.18 ±0.11） mmol/（L·d）,法拉第效率为45.75%±3.97%.光阳极驱动阴极产生氢气,推测阴极微生物倾向于利用氢转移的方式来进行电子传递.外加电压通过影响光阳极的给电子能力从而对MPES的性能产生显著的影响,当外电压从0.4V升高至0.6V时,MPES的电流,乙酸产量和法拉第效率都显著提高,系统的性能主要受限于阳极.当外电压高于0.6V,系统电流,乙酸产量的增速减缓,法拉第效率在外加电压0.8V时达到最大值,随后下降,表明生物阴极的得电子能力已经达到饱和,此时MPES的性能主要受限于阴极.作为电子传递中间体,H₂的不完全利用是法拉第效率没有随着外电压的增加进一步提升的原因.     

不同DO下MBR内微生物群落结构与运行效果关系

应用A/O-MBR处理实际生活污水,考察了不同溶解氧(DO)条件下,微生物群落结构与其处理效果的对应关系.结果表明,DO浓度在0.2~4.0mg/L对COD去除效果无明显影响,COD平均去除率均在90%以上.DO浓度变化对NH4+-N去除影响较大,DO浓度下降到0.2mg/L时,NH4+-N平均去除率由99%下降到65%.通过PCR-DGGE分析,较高DO条件下(4.0,2.0mg/L)的总细菌微生物群落多样性高于较低DO条件(0.5,0.2mg/L),但其群落结构变化与与反应器的处理效果对应关系不明显;氨氧化菌的群落结构变化较明显,且在不同的DO条件下起主要作用的氨氧化菌的菌属不同,其群落变化与反应器的NH4+-N去除效果相对应,DO为2.0,0.5mg/L时氨氧化菌群落结构比较相似,此时反应系统的脱氮效果也比较好.