SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能——空气通量的影响

空气通量是影响SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能的重要参数。在不同空气通量条件下,考察了微气泡产生特性及氧传质特性,以及SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能。结果表明,当空气通量由31.85 L/(min·m2)降低至12.74 L/(min·m2)时,产生的微气泡平均直径由62.9μm减小到32.6μm,氧传质系数由0.31 min-1降低至0.19 min-1,但氧传质效率由67.7%提高至90.3%。生物膜反应器DO浓度随空气通量的降低而下降,导致生物膜好氧代谢活性下降,进而COD和氨氮去除效率降低;同时,在较低DO浓度下,可实现同步硝化反硝化过程去除TN。随着空气通量的降低,生物膜反应器氧利用率增加,空气通量为12.74 L/(min·m2)时,可接近100%;同时,曝气能耗降低,在相同条件下能耗低于传统大气泡曝气。     

微气泡曝气方式对生物膜反应器运行性能的影响

运行OHR(Original Hydrodynamic Reaction)混合器微气泡曝气生物膜反应器,比较不同曝气方式下,生物膜反应器对污染物的去除性能及能耗情况。结果表明,微气泡曝气生物膜反应器可以实现废水中碳氮同步去除,连续曝气时COD、NH_3-N和TN平均去除率分别为88.5%、53.4%和43.4%,平均去除负荷分别为1.60、0.089和0.092 kg·(m~3·d)~(-1)。生物膜反应器采用微气泡间歇曝气,随着曝气时间的减少,溶解氧(DO)浓度下降,反应器COD和NH_3-N去除性能随之降低;COD和NH_3-N去除效果下降与生物膜好氧生物活性降低相一致。受硝化作用抑制影响,同步硝化反硝化过程对TN的去除性能也有所降低。采用微气泡间歇曝气能够降低曝气能耗。同时,随着曝气时间的减少,单位COD去除所需能耗降低,单位NH_3-N去除所需能耗有所升高,单位TN去除所需能耗基本不变。     

曝气生物流化床处理高氨氮粪便污水

应用好氧曝气生物流化床反应器处理动车集便器粪便污水,研究反应器同步硝化反硝化脱氮及去除COD效能,以及DO对处理效能的影响,通过镜检观察反应器内微生物特性,探究反应器同步硝化反硝化脱氮机理。结果表明,反应器维持DO在2.5 mg/L左右时,对粪便污水中氨氮、TN和COD的去除率分别达99.8%、84.1%和95.5%,在好氧曝气生物流化床反应器中,实现同步硝化反硝化脱氮并去除有机物。分析认为,反硝化脱氮主要发生在生物膜内的厌氧微环境,反硝化反应主要由厌氧反硝化菌完成,曝气生物流化床反应器同步硝化反硝化脱氮机理主要从微环境理论解释。     

基于微电极的曝气生物滤池生物膜内氧分布

基于微电极测试技术,对上向流曝气生物滤池沿程生物膜内部溶解氧分布特性进行分析测定,并结合沿程脱氮效率揭示了反应器中的氮的迁移转化过程。结果表明,氨氮、总氮去除率分别稳定至约88.9%±2.4%和53.5%±3.1%时,沿程生物膜厚度沿水流方向从610μm逐渐降低至150μm;BAF前段生物膜内部整体基本处于缺氧状态;中段生物膜内部存在好氧-缺氧分区,膜底溶解氧降为0μmol·L-1;后段生物膜整体溶解氧浓度均大于70μmol·L-1。     

溶解氧对SBR脱氮性能与脱氮方式的影响

通过设置不同溶解氧(DO)浓度(曝气时段DO浓度均值分别为2.0、1.2和0.4 mg/L),研究了SBR的脱氮性能以及脱氮方式。结果表明,低DO条件下SBR可实现良好的脱氮效果,但需延长曝气时间。运行稳定后,各反应器氨氮的去除率均达到94%以上。总氮去除率随DO水平的降低而增高,分别为67%、74%和78%。不同DO浓度下SBR的脱氮方式不尽相同,DO浓度越低,同步硝化反硝化(SND)脱氮效果越明显。DO为2.0、1.2和0.4 mg/L时,SND率分别为31.4%、48.3%和66.8%。典型周期性实验表明,DO为2.0 mg/L时,通过SND现象去除的总氮占进水总氮的比例为7.6%,通过内源反硝化去除的总氮为12.0%;DO为1.2 mg/L时,通过亚硝酸型SND现象去除的总氮为12.2%,通过内源反硝化去除的总氮为8.1%;DO为0.4 mg/L时,通过亚硝酸型SND现象去除的总氮为15.8%,通过内源反硝化去除的总氮为5.0%。     

同步硝化反硝化工艺中DO浓度对N2O产生量的影响

采用序批式生物膜反应器(SBBR),在连续曝气全程好氧的运行条件下,考察不同溶解氧浓度对同步硝化反硝化脱氮性能及N2O产量的影响.控制溶解氧浓度恒定在1、2、2.5和3 mg/L.结果表明,DO为2 mg/L和2.5 mg/L时,氨氮去除率分别为97.9%和98.5%,同步硝化反硝化率均为99%.DO为2 mg/L时,...     

侧向流曝气生物滤池中的生物膜特征分析

研究了侧向流曝气生物滤池处理生活污水稳态运行时反应器内生物量的时空分布特征、生物膜的活性特征和微生物空间分布特征。结果表明，侧向流曝气生物滤池生物膜的形态、颜色和厚度沿水流方向有显著改变。进水端至中间部分的生物膜较厚, 生物量较多，颜色为黑灰色；沿水流方向生物膜逐渐变薄,颜色也渐变为浅褐色；侧向流曝气生物滤池内COD转化速率沿滤池长度逐渐减小，NH₃-N转化速率沿滤池长度逐渐增加，微生物耗氧速率沿滤池长度是呈先下降然后上升的趋势，但总体上差别不大；侧向流曝气生物滤池的微生物种群丰富，组成多样，在滤池内不同位置的生物膜上都生长着与其污水水质相适应的优势菌种，能够较好地完成污水处理的任务。     

起端曝气对垂直潜流人工湿地运行效果的研究

垂直潜流人工湿地由于自身构造的限制,传氧能力较差,内部溶解氧(DO)浓度较低,若在湿地内部曝气则会限制反硝化的进行,不利于TN的去除。为解决这一问题,对垂直潜流人工湿地进行起端曝气,考察不同曝气强度下人工湿地内DO沿程变化以及污染物沿程去除规律,通过对曝气强度进行优化,以实现对湿地内部DO环境的有效调控。结果表明,随曝气强度的增加,湿地的好氧环境从表层区域逐渐扩大到40cm深度,且起端曝气人工湿地对COD、氨氮和TP的降解为垂直方向分层降解;当曝气强度达到0.86m~3/d时,COD、氨氮、TP去除率均高达80%以上,分别为85.8%、80.9%、82.7%。     

固定化微生物法去除模拟渗滤液中氨氮的研究

采用固定化微生物曝气生物滤池（I-BAF）技术成功处理了模拟垃圾渗滤液,探讨了pH和溶解氧（DO）对系统脱氮性能的影响。结果表明,固定化微生物曝气生物滤池反应系统启动迅速,运行稳定,可以有效去除模拟垃圾渗滤液中的有机物和氨氮,其去除率分别达到97.1%和99.9%。在pH为7.5～8.5之间,DO 4.0 mg/L左右的条件下对模拟垃圾渗滤液中氮的去除最为有利,同步硝化反硝化效率以及总氮去除率均达到最高,分别为96.2%和94.3%。这主要是由于I-BAF系统中大孔载体提供了厌氧-兼氧-好氧的微环境,使硝化和反硝化反应在同一个反应器内发生,共同作用实现模拟垃圾渗滤液中总氮的去除。     

序批式生物膜反应器挂膜启动实现短程硝化

常温条件下(20～25℃),以模拟的人工配水为研究对象,采用序批式生物膜反应器(SBBR),在初期挂膜的基础上,笔者运用两种不同的挂膜方式即重新加入新泥和不加新泥而加大进水COD浓度来实现生物膜的快速启动。实验表明,2种挂膜启动通过14 d的培养与富集,NH4+-N与COD的处理效果都能分别达到85%和75%以上。将剩余污泥排尽后,采用第1种挂膜方式的反应器通过连续间歇曝气,达到了比较好的短程硝化效果。调整溶解氧,并且通过先下降后上升曝气量的方式,能进一步提高亚氮的出水。最终在DO为3.6 mg/L时,亚氮的积累率能达到平均74%左右,达到了比较好的亚硝化效果。而第2种挂膜方式培养的生物膜则以好氧反硝化菌为主,去除的氨氮由同化作用和培养的好氧反硝化菌去除,以后者为主。通过比较可以看出,为了实现短程硝化,第1种挂膜方式比第2种更具有优越性,有利于硝化菌种的生长和亚氮的积累,而第2种方式则有利于培养好氧反硝化菌。     

DO浓度对间歇曝气单级自养脱氮系统N2O排放的影响

以单级自养脱氮系统为研究对象,采用有效容积为15 L的SBBR反应器,系统进水NH+4-N浓度约为360 mg/L,控制温度为(30±2)℃,采用间歇曝气方式运行,曝气段DO浓度从2.4~2.6 mg/L逐渐下降到0.9~1.1 mg/L,研究了单级自养脱氮系统的脱氮性能与N2O排放情况。结果表明,反应器曝气段DO浓度从2.4~2.6 mg/L下降到0.9~1.1mg/L,系统TN去除率均达到80%,但在相同运行时间内的TN去除率依次降低,NH+4-N平均反应速率从0.19 mg/(L·min)降低至0.05 mg/(L·min),NO-3-N累计产生量稳定于14.9~16.5 mg/L,NO-2-N浓度在反应器内未产生明显的积累。随着曝气段DO浓度的下降,最大N2O释放速率逐渐降低,N2O累计释放量从73.8 mg下降到61.0 mg,N2O转化率介于2.4%~2.9%。     

同步硝化反硝化工艺中DO浓度对N2O产生量的影响

采用序批式生物膜反应器（SBBR）,在连续曝气全程好氧的运行条件下,考察不同溶解氧浓度对同步硝化反硝化脱氮性能及N2O产量的影响。控制溶解氧浓度恒定在1、2、2.5和3 mg/L。结果表明,DO为2 mg/L和2.5 mg/L时,氨氮去除率分别为97.9%和98.5%,同步硝化反硝化率均为99%。DO为2 mg/L时,系统中N2O产生量最低,为0.423 mg/L,占氨氮去除量的1.4%;DO为3 mg/L时N2O的产生量最高,为2.01 mg/L,是DO为2 mg/L时的4.75倍。系统中亚硝酸盐的存在可能是高溶解氧条件下N2O产量增加的主要原因,同步过程中没有NOx-的积累即稳定的SND系统有利于降低生物脱氮过程中N2O的产生量。     

一体化A/O生物膜反应器脱氮特性研究

采用新型的一体化A/O生物膜反应器,对生活污水进行脱氮处理实验.研究了溶解氧(DO)质量浓度对硝化和反硝化作用的影响,并对反应器的脱氮特性和降解机理进行了探讨.结果表明:DO对一体化A/O反应器脱氮影响较大,随着好氧区DO的增加,NH3-N和TN的去除率相应增加.当DO为2～4 mg/L时,发生同步硝化反硝化作用,NH...     

pH对同步硝化反硝化生物膜内溶解氧分布的影响

采用序批式生物膜反应器处理污水,为了证实同步硝化反硝化生物膜中微区环境的分区现象,研究了pH处于6.5~8.5时pH对该SBBR系统TN去除的影响和各pH条件下的生物膜内溶解氧分布情况,结果表明,随着pH的升高其总氮去除呈上升趋势,并在pH=8.0时达到最高70%;膜内溶解氧浓度均随深度的增加而下降,并在2 000μm左右处降至0,呈明显分区现象;A~F的DO分布在pH=8.5时所受影响最明显,而同一深度不同pH下的平均DO随pH的增加呈略微下降趋势。     

曝气量对悬浮系统单级自养脱氮性能的影响

通过连续实验和间歇实验研究了不同曝气量对SBR系统自养脱氮性能的影响。连续实验表明,在进水氨氮浓度为155～185 mg/L时,曝气量分别为20、28、36和44 L/h时,TN去除率分别为80%、82%、80%和77%;增大和减小曝气量均会降低系统的脱氮效率。间歇实验表明,随着曝气量的增加,氨氮的降解速率有所升高,20、28、36和44 L/h曝气条件下氨氮的降解速率分别为7.23、7.25、7.86和7.95 mg/(g MLVSS.h);在降解的过程中DO浓度一直维持在较低的水平(<0.5 mg/L),pH值则呈先升高后降低的趋势;氨氮降解结束时,pH值和DO浓度同时升高。结果表明,改变曝气量会影响单级自养脱氮反应的进程,但对降解过程DO浓度值变化不大;DO浓度和pH值变化对氨降解结束具有指示作用。     

微氧环境下硝基苯废水的处理效果

采用微氧条件下的序批式活性污泥反应器(SBR)处理硝基苯废水。研究结果表明,在水力停留时间(HRT)为24h,曝气量为600mL/min的条件下,反应器对硝基苯的平均去除率为100.00%,对其共存污染物COD、氨氮也有较好的去除效果,平均去除率分别为97.78%和78.55%,对TN和TP的去除效果相对较差,其平均去除率仅为24.18%和19.09%。气相色谱/质谱(GC/MS)分析表明,硝基苯降解的主要中间产物为苯胺,说明反应器中硝基苯首先是通过还原途径降解为苯胺,苯胺再进一步被降解为CO2、H2O和NH3。考察了不同曝气量(200、400、600mL/min)条件对处理效果的影响,结果表明,曝气量的降低直接导致了反应器中DO浓度的降低,导致COD、苯胺的去除效果变差。曝气量由600 mL/min降低至200 mL/min,COD平均去除率由97.78%降低至82.09%,出水苯胺平均质量浓度由0mg/L升至15.04mg/L。     

MBBR一体式耦合短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥水

采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理已回收磷后的实际污泥水,在进水平均氨氮浓度为167.51 mg·L~(-1)、HRT为22.24 h、DO为0.5 mg·L~(-1)和温度为24～26℃的条件下实现了一体式短程硝化-厌氧氨氧化过程的耦合,对氨氮和总无机氮的最大去除率可达96%和79.7%。但是,一体式反应器受DO浓度影响较大,维持稳定的DO浓度对于系统的氮去除非常重要。荧光原位杂交(FISH)及高通量测序结果表明,MBBR的生物膜及活性污泥中Nitrosomonas菌分别占总菌数的10.46%和21.46%,厌氧氨氧化菌的优势菌种Candidatus Kuenenia在生物膜和活性污泥中分别占总菌数的4.13%和0.71%。因此,MBBR中活性污泥主要完成亚硝化,生物膜主要完成厌氧氨氧化,常温条件下,两者在一个反应体系中共同完成了对污泥水中氮的高效自养脱除。以上结果表明了一体式反应器处理实际污泥水的可行性,可为该工艺在实际工程中的应用提供参考。     

炭管膜曝气生物膜反应器SNAD脱氮研究

以包裹无纺布的微孔炭管作为膜曝气生物膜反应器（MABR）的膜组件，进行了短程硝化，厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮(SNAD)研究。实验中，控制温度34±1℃，pH 7.5～8.5, HRT 8 h，通过逐步降低膜内压力使反应器中的溶解氧由8 mg/L逐步降低到0.5 mg/L以下。实验采用亚硝酸细菌挂膜，然后接种厌氧氨氧化细菌，实现在单一反应器中同时发生短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮功能。结果表明，经过180 d的连续稳定运行，氨氮去除率达到了93.4%，总氮去除率达到了92.5%，COD去除率达到97.2%, 氨氮去除负荷0.6 kg N/（m³ ·d）。适合SNAD工艺的最佳C/N比为0.2～0.6，当COD浓度过高时，会抑制厌氧氨氧化细菌，使SNAD工艺的处理效果明显下降。     

微氧膜生物反应器同时去除有机物和氮的研究

采用微氧颗粒污泥膜生物反应器处理生活污水,进行同时去除有机物和氮的研究。结果表明,膜出水COD不受水力停留时间变化的影响一直稳定在较低值,为15~35mg/L,去除率在94%以上。氮通过发生同时硝化反硝化反应而去除。在水力停留时间为16h以上时, 系统总氮去除率为65% ~92%,平均去除率为77%。     

一体化A/O移动床生物膜反应器中DO、TN分布及脱氮效果研究

采用一体化A/O移动床生物膜法工艺，以模拟生活污水研究了该工艺的除碳脱氮效果，并对一体化移动床生物膜反应器的好氧区和缺氧区各纵向断面的COD、DO、NH₃-N、TN、NO^-₃-N和NO^-₂-N进行了检测，通过对缺氧区各断面的DO和TN浓度分布情况，分析了脱氮的产生过程。试验结果表明: 在水力停留时间HRT＝12 h，好氧区DO保持5 mg/L左右，COD进水浓度处于250～400 mg/L时，COD的去除率均在90%以上，且出水COD均在40 mg/L以下；TN进水浓度为20～50 mg/L时，NH₃-N去除率高于90%，其出水浓度可达到5 mg/L以下，脱氮效率也较高，TN去除率可达到65%～85%。COD和NH₃-N的浓度分布状况表明该一体化A/O移动床生物膜反应器的流态趋于全混式。