厌氧颗粒污泥流化床的动力学参数测定

介绍了厌氧颗粒污泥流化床反应器的主要动力学参数及其测定方法。通过分批试验测定厌氧动力学系数,以基质代谢平衡方程计算得到颗粒污泥双膜模型中的产甲烷层厚度,进行了颗粒污泥粒径、干密度等的测定和扩散系数的确定。以这些参数为基础的动力学模型计算结果与反应器长期连续运行测定结果相一致,证明了所测参数及其模型的可靠性。      

技术信息(18)

用酒精废水为基质,在15立方米的UASB反应器中,采用一定的培养措施和适宜的营养条件,培育出具有高比产甲烷火活性(38.2/μmolCH_4/gvss·min)和优良沉降性能(SVI为17.5ml/g)的颗粒污泥,并提出颗粒化的机理,为用UASB反应器生产厌氧颗粒污泥打下基础.在15立方米的UASB反应器中,通过对三个流动模型的确证、相互间物质交流及模型参数的定量来解、菌体分布规律和生化反应动力学的探讨,得到了反应器中厌氧消化过程动力学的模型,在此可科学地进行大型UASB反应器的设计.     

全程自养脱氮颗粒污泥培养及动力学研究

SBR反应器接种厌氧颗粒污泥,经过3个阶段培养,成功培养出全程自养脱氮颗粒污泥,并对颗粒污泥系统进行动力学研究.建立了描述全程自养脱氮的动力学模型.由于溶解氧(DO)在颗粒污泥内呈梯度分布,模型引入DO校正系数.通过模型研究反硝化作用、亚硝酸盐和DO对过程的影响,模拟结果与实测结果相一致.结果说明,异养反硝化菌的存在,在一定程度上影响厌氧氨氧化(ANAMMOX)过程,但是随着启动的进行,反硝化的影响逐渐降低.初始亚硝酸盐浓度为20~30 mg/L时,厌氧氨氧化开始受到抑制,总氮去除率开始降低.DO浓度的过高或过低都会导致全程自养脱氮效果受限制.根据进水氨氮浓度调整DO浓度,可使总氮去除效率达到较佳水平.进水氨氮浓度为80 mg/L时,最佳DO为0.3~0.6 mg/L.     

生物法降解含油污泥反应器流场及工作参数研究

为提高生物反应器法处理含油污泥的降解效率,对生物反应器内铜绿假单胞菌NY3降解含油污泥的工艺过程进行研究.建立了生物反应器内气-液-固三相流场动力学模型和群体平衡模型(PBM),结合FLUENT软件对反应器内气泡直径分布和搅拌转速进行仿真.研究发现,直径在6mm以下的气泡占比为85%,能有效增加反应体系溶解氧浓度,并模拟出反应器最佳离底悬浮转速为150r/min.利用氧守恒原理建立了曝气速率随时间的变化关系模型,并通过设计实验确定最佳接菌量为15.23%,温度为32.56℃,指导最终降解过程的工艺参数选择.通过设定最佳工作参数值,用多功能生物反应器对6kg含油污泥进行降解实验,反应9d后石油烃降解率高达86.20%,含油率为1.46%.研究结果表明,生物反应器法降解含油污泥周期短、效率高,为处理含油污泥提供了一种有效可靠的新途径.     

基于新型反应器的好氧颗粒污泥的稳定性控制

为避免好氧颗粒污泥随着粒径和密度的变化屡次出现其稳定性失去控制,导致好氧颗粒污泥系统运行失败的状况发生,开发了一种新型反应器能够很好地控制好氧颗粒污泥的粒径和密度.新反应器结合旋流器的使用提供了2种排泥方式,其一是短的沉淀时间,将大粒径和高密度的颗粒污泥存留在反应器中;其二是一种专有的污泥排除工艺,选择出反应器内潜在的可能存在进一步粒径增长和密度扩大从而破坏反应器运行稳定的大粒径和高密度的颗粒,并将其排除.以上2种方式保证了反应器内颗粒污泥的粒径长期维持在300～1 000μm,进而维持整个系统的稳定性.对新型反应器生成的颗粒污泥进行动力学参数的测定,该工艺所形成颗粒的能量维持系数为0.08～0.10,就新陈代谢活动的代谢途径而言,相比传统颗粒污泥系统发生较大改变,维持新陈代谢活动所消耗COD较传统工艺偏高.另外,出水水质COD的降解率平均达到92%,氨氮降解率平均达到60%.     

悬浮填料与好氧颗粒污泥脱氮对比试验研究

常温连续流条件下,分别在两个反应器中投加悬浮填料和接种好氧颗粒污泥,通过控制工艺条件,两个反应器中均实现了同步硝化反硝化(SND)。改变进水溶解氧DO浓度、碳氮比(C/N)、有机负荷和NH4+-N负荷,分析比较了两个反应器脱氮的重要工艺条件。试验结果表明,在相同的工艺条件下,悬浮填料脱氮最佳DO浓度为1.0mg/L左右,最佳C/N为12;好氧颗粒污泥脱氮最佳DO浓度为1.5mg/L,最佳C/N为5。提高进水有机负荷,两个反应器COD去除率均稳定在较高的水平。NH4+-N浓度升高时,反应器脱氮效率均降低,好氧颗粒污泥比悬浮填料更耐冲击负荷。     

厌氧污泥床过滤器的优化计算与试验研究

该文首先建立升流式厌氧污泥床过滤器 (UASB +AF)的流形分布模型 ,在此基础上推导了UASB +AF反应器的动力学方程式。从中可知 ,反应器运行情况和截面积无关 ,反应器的最佳优化高度为 4 5～ 6m。试验结果证明 ,在UASB +AF反应器的悬浮层内安装组合填料构成的新型UASB +AF反应器 ,稳定运行容积COD负荷可达 1 0～ 1 2kg/(m3·d) ,COD去除率为 80 %左右。 更多还原      

产甲烷改良UASB启动试验及最优水力条件研究

在中温两相厌氧工艺处理玉米酒精废水的基础上,进行产甲烷改良UASB的启动试验和颗粒污泥的培养,考察水力条件对反应器处理效果的影响。试验采用低负荷启动方式,通过增大处理量和提高进水COD浓度逐级提高容积负荷,通过强制内回流控制反应器中水力条件,使产甲烷改良UASB在最佳条件下运行。63 d后反应器中形成的污泥床颗粒化程度高,粒径>0.7 mm的颗粒污泥占82%以上,产气速率和COD去除率分别达到539 L/d和90%,产甲烷改良UASB启动顺利完成;改良UASB作为两相厌氧工艺的产甲烷相可以自行调节其进水pH,启动时pH的人工调节可以在反应器进入颗粒污泥成熟期时停止;反应器的最佳水力条件为:上升流速为0.62 m/h、回流比300%;最优操作条件下产甲烷改良UASB具有良好的抗冲击负荷能力。     

厌氧颗粒污泥膨胀床原理特征分析

从污泥床层流态、生化反应动力学、体系物相平衡角度分析了以循环为特征的厌氧颗粒污泥膨胀床反应器的结构特点,基质代谢和酸碱平衡特征,进而得出:高面积(H /A)和回流比(R)是实现反应器较高上升流速的结构和运行指标;回流引起反应器基质代谢特征的变化,同时使反应器处理增强;厌氧颗粒污泥膨胀床的运行方式对调解、平衡系统的碱度、pH值起着积极的作用。     

序批式反应器内多尺度三相流动的数值模拟

提出1个混合模型来数值模拟序批式反应器内气-液-固三相的多尺度流动.该混合模型采用Level Set方法模拟曝气气泡的运动,应用离散颗粒方法处理活性污泥固体的运动,运用体积平均的Navier-Stokes方程描述液相的流动.模型考虑了颗粒-气泡、颗粒-流体以及气泡-流体之间的相互作用.通过模拟反应器内曝气气泡生成、上升以及污泥沉淀的动态过程,检验了模型的可行性.流动结构的模拟结果显示,在反应器中污泥与污水均有明显的环流特征.气泡与颗粒相互作用引起的气泡破碎行为会导致反应器内大量小气泡的生成以及污泥颗粒的弥散.反应器内这些流体动力学特征使得污泥与污水达到充分混合,有利于生物降解处理.     

零价铁激活过硫酸盐降解水中铬黑T特性

采用零价铁/过硫酸盐（Fe⁰/PS）高级氧化工艺降解水中有机染料铬黑T（EBT）,考察了不同体系（PS、Fe⁰、Fe⁰/PS）、PS与Fe⁰物质的量之比、无机阴离子（NO₃^-,CO₃^2-,Cl^-）、溶液初始pH值、温度以及天然有机物对EBT降解的影响.结果表明,Fe⁰/PS工艺降解EBT符合准一级反应动力学模型（R²>0.87）;和Fe⁰以及单独PS处理EBT相比,Fe⁰/PS能够高效降解水中的EBT,20min时EBT的去除率高达96.21%.PS/Fe⁰降解EBT的最佳物质的量之比为1：1.5.溶液中存在的NO₃^-,CO₃^2-以及天然有机物均对EBT降解有不同程度的抑制作用.EBT的降解速率随溶液初始pH值的增加逐渐减小.随着温度的增加,EBT降解速率满足先增加后减小的规律,其反应活化能（Ea）为43.98kJ/mol.EBT在实际水体中的去除率仍能够保持较高的水平.使用GC-MS识别出10种中间产物,并据此提出反应路径.ECOSAR模型分析表明EBT降解产物中小分子有机物的生态毒性高于其大分子有机物.     

溶液浓差能驱动的逆电渗析有机废水氧化降解机理研究

将逆电渗析(RED)电极氧化还原反应作用于有机废水降解,可以达到利用低品位热氧化降解有机废水的目的.RED反应器阳极产生氧化反应生成的HClO及阳极表面直接电化学氧化反应对有机废水产生氧化降解作用,阴极发生电芬顿反应生成H_2O_2对有机废水产生氧化降解作用.为了验证溶液浓差能驱动的RED有机废水氧化降解工作机理,通过搭建一个由40对膜电池单元所构成的实验室规模的RED有机废水氧化降解反应器及相应的实验系统,对偶氮染料——酸性橙Ⅱ模拟废水进行氧化降解机理研究.通过3次重复性实验研究发现:在通过正交试验确定的最佳降解条件下,浓度为150 mg·L~(-1)各500 mL的酸性橙Ⅱ模拟废水分别流经RED反应器阴、阳两极,阴、阳极12 min酸性橙Ⅱ平均降解率分别可达90.14%和97.87%,20 min酸性橙Ⅱ平均降解率分别达到97.56%和99.81%.初步研究结果表明,溶液浓差能驱动的RED反应器对难生化降解有机物有较好的降解效果,为后续相关理论和实验研究提供了参考依据.     

逆电渗析反应器阴、阳极联合降解酸性橙Ⅱ实验研究

通过对由溶液浓差能驱动的逆电渗析(RED)反应器阴、阳极联合降解酸性橙Ⅱ模拟废水串、并联两种流程的实验研究,结果发现:在膜电势作用下,有机废水流经RED反应器阴、阳极时会生成两种强氧化剂—次氯酸(HClO)和过氧化氢(H_2O_2),在强氧化剂的作用下废水中有机物会发生氧化降解.在通过正交实验方法获得的最佳操作条件下,对1 L浓度为150 mg·L~(-1)酸性橙Ⅱ模拟废水进行20 min的降解实验.3次实验结果表明,串、并联流程的酸性橙Ⅱ平均降解率分别为59.26%和87.93%,平均脱色率分别为57.08%和86.87%,均低于RED阴、阳极独立降解时的降解率和脱色率.原因在于:在联合降解条件下反应器阴、阳极之间的产物会相互干扰,使得废水中有机物降解率降低.但降解过程中循环废水的pH值可以保持稳定.     

太湖藻源性颗粒物降解过程中营养盐转化及其生态效应

以太湖水体中藻源性颗粒有机物作为切入点,研究了不同环境条件下(有光,无光)藻源性颗粒有机物降解过程中C,N,P等营养元素的形态变化过程,分析了藻源性颗粒有机物对水体营养盐循环和浮游植物生长中的作用.实验结果显示,蓝藻水华过程中,藻源性颗粒有机物最高可占水体总C,N,P比例的81.51%,94.60%,97.47%,是水体营养元素的重要组成部分;有光组颗粒物APA显著高于无光组,说明有光组中颗粒态P降解和转化速率显著高于无光组,但有光组水体中SRP浓度低于无光组,Chl-a浓度高于无光组,说明有光组中藻源性颗粒物降解的同时伴随着藻类的生长,颗粒物释放的SRP被浮游植物吸收并转化为生物量;光照对C,N,P的降解过程有明显影响,无光组颗粒物中C,N,P降解速率是有光组的2倍,可降解比例是有光组的(2.5±0.1)倍;实验中还发现前7d各元素的降解速率要高于之后的降解速率.综上,藻源性颗粒物营养盐总量大,生物可利用性高,降解迅速,且降解产物可被浮游植物吸收,是藻类生长和水华发生重要的营养盐来源.     

空气提升内循环生物流化床反应器动力学研究

进行了空气提升内循环生物流化床反应液体内循环速度,有机的降解动力学,载体表面生物膜脱落与增工动力学的研究,结果表明,内循环生物硫化内不速度分别与反应器高度及升流区表观气速ｕｇ０．５次方成正比,当内循环流量很大时,反应器可视为ＣＳＴＲ;生物膜的脱降率分别与ｕｇ及膜厚δ的次方,载体数量的２／３次方成正比。     

UASB1-A/O-UASB2深度处理垃圾渗滤液

针对传统垃圾渗滤液生物处理TN去除率低、投加碳源成本高的问题,采用UASB1-A/O-UASB2(单级上流式厌氧污泥床+缺氧/好氧+后置上流式厌氧污泥床)工艺处理实际垃圾渗滤液,实现NH₄+-N和TN的同步深度脱除,并且定量解析了A/O反应器实现并维持稳定短程硝化的影响因素. 结果表明:以V(垃圾渗滤液)∶V(生活污水)为1∶5的混合液作为进水,其ρ(COD_Cr)、ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)分别为1 700~1 800、660~700和650~680 mg/L,最终出水COD_Cr、TN和NH₄+-N去除率均在95%以上,出水ρ(TN)为38 mg/L,满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放要求. 在好氧反应器中,FA(游离氨)与FNA(游离亚硝酸)对NOB(硝化细菌)的联合抑制作用是实现NO₂--N积累率稳定在80%以上的主要原因,而产生的NO₂--N和NO₃--N可在UASB2中以难降解的有机物为碳源,通过反硝化途径被去除. 研究显示,组合系统可实现对TN的深度去除.      

内电解还原-高效厌氧反应工艺处理化工生产废水

化工生产废水中有机物浓度高,成分复杂,采用常规的处理工艺难以达标。本工艺采用分级处理的方法,先通过催化氧化、内电解铁屑还原反应装置,降低生产浓废水中的有机物含量,改善污水的可生化性;再采用高效厌氧反应器进一步处理废水,有机物去除率高,出水水质稳定,实现了达标排放。     

Electrochemical oxidation of recalcitrant organic compounds in biologically treated municipal solid waste leachate in a flow reactor

Biologically-treated municipal solid waste （MSW） leachate still contains many kinds of bit-recalcitrant organic matter. A new plate and frame electrochemical reactor was designed to treat these materials under flow conditions. In the electrochemical oxidation process, NH3 and color could be easily removed by means of electro-generated chlorinefaypochlorite within 20 min. The effects of major process parameters on the removal of organic pollutants were investigated systematically. Under experimental conditions, the optimum operation parameters were current density of 65 mA/cm^2, flow velocity of 2.6 cm/sec in electrode gap, and initial chloride ion concentration of 5000 mg/L. The COD in the leachate could be reduced below 100 mg/L after 1 hr of treatment. The kinetics and mechanism of COD removal were investigated by simultaneously monitoring the COD change and chlorine/hypochlorite production. The kinetics of COD removal exhibited a two-stage kinetic model, and the decrease of electro-generated chlorine/hypochlorite production was the major mechanism for the slowing down of the COD removal rate in the second stage. The narrowing of the electrode gap is beneficial for COD removal and energy consumption.     

内循环生物流化床反应器的理论分析

从反应器理论、生物膜动力学及水力学的角度对内循环式三相生物流化床反应器的流态、生物膜降解有机物及启动挂膜特性进行分析,认为在内循环三相流化床中Ｄ／ｕｄ＝ｃｏｎｓｔ,对于一般城市污水处理系统求出了效率因子,建立了内循环速度与反应器尺寸的关系,同时提出了可能进一步提高反应器处理效率的优化途径。