厌氧流化床废水处理技术研究及应用进展

本文讨论了厌氧流化床反应器（ＡＦＢＲ）从７０年代中期以来的发展，介绍了ＡＦＢＲ的部分工业应用实例。着重讨论了ＡＦＢＲ的若干理论及技术问题，其中包括单相和两相ＡＦＢＲ反应器，反应器的启动；微生物固定化载体的选择，冲击负荷对工艺稳定性的影响，反应器中微生物固定化方式等问题，对ＡＦＢＲ今后的研究重点提出了作者的一些看法。     

载体好氧预挂膜处理对厌氧消化反应器启动的影响

研究了生物膜载体经好氧预挂膜处理对厌氧附着膜膨胀床反应器 (AAFEB)启动的影响。载体经10天好氧预挂膜处理后的反应器比对照提前 15天完成启动。载体经好氧预挂膜处理的反应器中生物膜比对照反应器较早出现厌氧丝状菌 ,而且占据优势 ,而对照反应器则以球状细菌较多。前者厌氧颗粒污泥致密、结实 ,生物膜结构良好 ,滞留于反应器中的性能较佳 ,比后者较不易随水流失     

载体好氧预挂膜处理对厌氧生物颗粒性能的影响

研究了生物膜载体经好氧预挂膜处理对厌氧附着膜膨胀床(AAFEB)反应器中生物颗粒性能的影响.载体经10 d好氧预挂膜处理后,形成了7～8 μm厚的生物膜,在起动运行过程中,处理反应器中载体的挂膜进程比对照要快.在整个运试期间,处理反应器中的生物膜厚度和污泥浓度值均高于对照.前者厌氧生物颗粒致密、结实,生物膜结构良好,滞留于反应器中的性能较佳,比后者较不宜随水流失.处理反应器厌氧生物颗粒的一些性能指标值,如最大比产酸活性、最大比产甲烷活性、脱氢酶活性、辅酶F₄₂₀含量等均高于对照.另外,厌氧生物颗粒内微生物相也有明显的差异.      

载体好氧预挂膜处理对厌氧附着膜膨胀床反应器的影响

研究了生物腹载体经好氧预挂膜处理对厌氧附着膜膨胀床（ＡＡＦＥＢ）反应器的起动、运行效能、厌氧生物颗粒性状的影响。载体经１０天好氧预挂腹处理后的反应器比对照提前１５天完成起动;且具有较好地耐受有机质负荷和水力负荷冲击的效能。处理反应器中厌氧生物颗粒的一些性能指标值,如最大比产酸活性、最大比产甲烷活性、Ｆ（４２０）、生物膜浓度等均优于对照。另外,两种反应器厌氧生物颗粒内微生物相也存在明显的差异。     

流化床反应器中共聚物多孔载体固定厌氧微生物的研究

研究了流化床反应器中ＨＰ共聚物多孔载体固定厌氧微生物的效果，与活性碳载体对比表明，共聚物载体对厌氧产甲烷菌的优选固定优于活性炭载体，其流化床反应启动比活性碳提前半个月左右。具有很强的抗负荷冲击能力。     

生物活性炭厌氧氨氧化反应器启动过程研究

采用生物活性炭反应器进行厌氧氨氧化启动实验,以考察生物活性炭对该启动过程的加速作用.在3个相同的UASB反应器中接种由厌氧颗粒污泥和厌氧絮状污泥组成的混合污泥,以含NH4+-N和NO2--N的人工配水为进水,连续运行,并分别在反应器运行的第0、33、56 d添加颗粒状活性炭载体.结果表明,第0 d添加载体的反应器在运行90 d后脱氮性能无显著提高,暂停运行1个月后,经过33 d(累计123 d)二次启动成功.而第33 d、56 d添加载体的反应器分别历经49 d、85 d成功启动,实现了厌氧氨氧化反应器的快速启动.3个反应器启动后总氮的平均去除率分别为89.8%、86.7%、86.7%.反应器启动运行过程可分为菌体自溶期、停滞期、活性提高期和稳定脱氮期,最适宜加入GAC载体的时间为停滞期开始之后.     

厌氧工艺的发展和新型厌氧反应器

回顾了厌氧技术的发展,着重介绍厌氧反应器的发展趋势。对第三代的典型反应器,如颗粒污泥膨胀床反应器,厌氧内循环反应器和厌氧升流式流化床原理和应用进行了详细的介绍,并且对笔者在城市污水厌氧处理方面的实践也进行了介绍。     

BTMT生物膜载体对厌氧氨氧化反应器启动的影响

采用两套厌氧氨氧化反应器R1和R2,研究了BMTM生物膜载体对厌氧氨氧化工艺启动特性的影响.结果表明,R1采用UASB反应器启动厌氧氨氧化反应器,经140d运行,对氨氮和亚硝酸盐氮的去除率仅达到54.6%和58.8%,氨氮与亚硝酸盐氮去除负荷之和仅为0.09kg/(m3×d),随后,向其上部投加0.6L BMTM载体,经过26d运行,氨氮及亚硝酸盐氮去除率分别迅速提升至92.5%和97.4%,R1的启动速度较之前有明显提高;R2采用BMTM载体启动上流式填料床生物膜反应器厌氧氨氧化工艺,经过83d的运行,氨氮及亚硝酸盐氮去除率分别达到83.6%和89.4%,氨氮与亚硝酸盐氮去除负荷之和达0.22kg/(m3×d),启动速度较R1大幅提高.     

不同填料UAFB-ANAMMOX反应器的脱氮效能

由于厌氧氨氧化菌增殖速率缓慢,对环境因素敏感,导致反应器启动时间长且运行不稳定. 以人工配水为研究对象,采用UAFB(升流式厌氧固定床)反应器,分别填充组合填料、聚氨酯泡绵和立体弹性纤维作为生物载体,对各载体的挂膜特征及厌氧氨氧化的实现与稳定特性进行了研究. 结果表明:与聚氨酯泡绵和立体弹性纤维相比,组合填料在快速启动反应器及运行稳定性上有较大优势,反应器启动时间为42d,稳定运行后期NH₄+-N及NO₂--N的去除率均达到90%以上,最大TN去除负荷(以N计)为1.239kg/(m3·d);并且组合填料挂膜效果较好,生物膜跟载体结合较紧密. 以聚氨酯泡绵为载体的反应器启动时间(66d)长,挂膜效果较差,膜易脱落;稳定运行后期NH₄+-N及NO₂--N的去除率分别大于90%与95%,最大TN去除负荷为1.268kg/(m3·d). 以立体弹性纤维为载体的反应器对ρ(DO)和ρ(基质)及水力冲击等环境因素较为敏感,运行效果不稳定,最大TN去除负荷仅为0.724kg/(m3·d).      

不同载体材料对厌氧氨氧化效果影响的研究

文章分别采用水性聚氨酯(WPU)和活性炭2种材料作为生物载体,在2个不同的上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中接种包埋污泥和生物活性炭,采用人工配水进行连续实验,观测厌氧氨氧化反应器启动过程中各种含氮化合物的变化,以考察不同载体材料对厌氧氨氧化过程的影响。文章在生物活性炭反应器中成功驯化了采自污水处理厂的普通厌氧污泥,证明了从环境中驯化培养厌氧氨氧化菌的可能性。通过2个阶段中脱氮效率的比较,发现以水性聚氨酯包埋材料作为未驯化细菌载体并无明显优势,反而成为传质的障碍;而采用生物活性炭则可以迅速达到提高局部生物量、聚集功能菌、屏蔽不利环境的干扰等作用,是理想的微生物载体。     

厌氧流化床反应器微生物固定化载体筛选的研究

论述了在厌氧化床反应器中用包络法固定微生物的高分子载体筛选研究的情况。通过静态试验的对比，筛选出了微生物固定化效果好、产甲烷性能优良的聚丙烯酸酯类多孔高分子载体ＷＡＲ－８。用ＡＦＢ反应器进行合成葡萄糖废水的中温厌氧消化试验，达到了较高的处理性能指标。     

反应器运行中厌氧生物膜性状的变化

研究了厌氧附着膜膨胀床反应器在起动和稳态运行过程中生物膜性状变化。结果表明，载体上生物膜的形成经历吸附，局部挂膜和完全挂膜三个阶段，微生物组成由以球菌占优势。逐步演变为丝状菌占优势。反应器运行中生物膜厚度增加，活性提高，运行效能相应提高。     

多孔聚合物载体与活性炭载体用于厌氧流化床处理有机废水的比较

比较了多孔聚合物载体 (HP)与颗粒活性炭载体 (GAC)厌氧流化床处理合成废水与造纸废水时的性能 .研究表明 ,HP载体反应器处理合成废水时 ,进料COD容积负荷最大 65.6kg/(m³·d)时 ,COD去除率为 84% ,沼气容积产气率为 16.5m³/(m³·d) ;GAC载体反应器最大进料COD负荷 63.26kg/(m³·d)时 ,COD去除率为74.2% ,沼气容积产气率为 14.5m³/(m³·d) .HP载体处理造纸废水 ,反应器进料COD容积负荷为 14.5～36.15kg/(m³·d)时 ,COD去除率为 64.7%～54.5% ,沼气产气率为 1.89～2.7m³/(m³·d) ;GAC载体进料COD容积负荷为 9.16～19.06kg/(m³·d)时 ,COD去除率为 61.0 %～52.1% ,沼气产气率为 0.73～2.01m³/(m³·d) .微生物固定化效果、废水处理效率及综合经济性HP载体反应器明显优于GAC载体反应器 .     

MIC反应器处理酒精废水的污泥颗粒化研究

颗粒污泥是厌氧反应器稳定运行和高效能的载体。以MIC厌氧反应器处理高浓度酒精废水为例,采用城市污水厂的消化污泥启动MIC反应器,其培养过程分为3个阶段:驯化启动期、颗粒污泥出现期和颗粒污泥成熟期。污泥完成颗粒化后,MIC反应器COD容积负荷稳定在20kg·m-3·d-1,COD去除率为90%以上。并讨论了颗粒污泥的粒径分布、沉降性能等性质,为培养国产的厌氧颗粒污泥积累经验。     

纤维载体的生物膜CANON反应器的启动特性

为研究纤维载体在CANON工艺中的运行特性,同时接种亚硝化污泥及厌氧氨氧化污泥启动CANON反应器.结果表明经过85 d运行,成功启动了CANON反应器,NRR从0.09 kg·(m3·d)-1提升至0.9 kg·(m3·d)-1并能稳定运行,说明纤维载体有利于富集污泥,反应器内能维持较高的生物量.随着微生物的富集生长,生物膜变厚,反应器的能力提升,反应器中DO达到5 mg·L-1.利用微电极测得生物膜由表及里的DO梯度为0.32~0 mg·L-1,说明生物膜变厚,氧对生物膜的穿透力减弱,亚硝化微生物量降低.荧光定量PCR结果表明,启动前后NOB菌数量维持在较低水平,AOB菌的丰度增长不大,ANAMMOX菌细胞增长了一个数量级.     

复合式厌氧折流板反应器处理印染废水试验研究

通过在ABR反应格室上部增设组合填料,下部投加粒状惰性载体填料形成复合式厌氧折流板反应器(HABR),并用以处理印染废水,研究了反应器的启动特点,水力停留时间(HRT)、污泥回流比对HABR处理印染废水的的影响以及反应器各格室的运行情况。结果表明:复合式厌氧折流板反应器(HABR)对印染废水具有更高的处理效率,当HRT为11～12 h,污泥回流比为0.3时,HABR对印染废水COD、色度的去除率可达47%和56%,且生物相呈现明显的种群配合和良好的沿程分布。     

无纺布-生物反应器快速启动厌氧氨氧化脱氮工艺

该研究结合生物膜、膜生物反应器和厌氧氨氧化工艺(Anammox),设计了以无纺布为载体的双功能无纺布-生物反应器,无纺布过滤组件兼具生物膜载体和固液分离的双重功能,应用于Anammox工艺中实现高效脱氮。长期监测表明,反应器的氮去除率达到约1.02 kg/(m~3·d()以N计)。反应器的出水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度都始终低于悬浮溶液中上清液的浓度,反应器总氮脱除主要通过接触传质过程,总氮去除率占60%以上;而通过强化传质过程,总氮去除率达到20%～30%。随着进水氮浓度的提升,通过强化传质作用的脱氮效率也逐步提升,当总氮进水浓度为600 mg/L(以N计)时,去除率达到最大30%。此外,在193 d的运行过程中,膜污染现象未出现。     

城市污水厌氧处理技术研究进展

通过介绍厌氧处理技术在城市污水处理中的现状及研究焦点,论述了以微生物固定化和提高污泥与污水混合效率为基础的一系列高速厌氧反应器的特点,分别阐述了升流式厌氧污泥床、折流式厌氧反应器、内循环厌氧反应器及颗粒污泥膨胀床反应器的研究进展,提出高效率的厌氧处理系统应满足的条件,并与好氧处理技术作了对比,综述了新型反应器的研制及其组合工艺的应用在废水处理领域所发挥的重要作用.     

厌氧反应器中污泥迅速颗粒化研究

以实验室规模的厌氧膨胀污泥床反应器(简称EGSB)内的活性污泥为研究对象，主要讨论影响活性污泥迅速颗粒化的因素，以加快絮状污泥的颗粒化进程。采用对比的实验方法，分别在反应器内加入小球藻和活性炭为载体进行对照实验。结果表明，小球藻和活性炭的加入在迅速提高COD去除率，污泥粒径增大和增强颗粒污泥沉降性方面有明显优势，胞外多聚物的含量均比接种时和对照实验中的相关数据有明显增加，颗粒污泥表面以产甲烷丝状菌和杆状菌为主。小球藻和活性炭的加入有助于加快活性污泥的颗粒化进程。     

厌氧生物反应器工艺特性与关键技术研究

文章概述了厌氧生物反应器的主要工艺类型及其技术特点,分析了不同类型厌氧生物反应器的优势和局限性。UASB反应器是开发较早且应用较成熟的厌氧反应器,EGSB反应器比UASB反应器具有更高的升流速度和耐冲击负荷能力,IC反应器的容积负荷可达到35～50 kgCOD/（m3.d）。从厌氧过程的工艺设计和运行控制角度出发,论述了厌氧系统启动和操作管理、厌氧颗粒污泥形成机理、三相分离器设计、生物抑制作用及新技术发展趋向等若干关键问题。