基于CFD的超薄平板膜MBR流态模拟及优化分析

随着MBR的广泛应用,为控制膜污染导致高运行成本问题,优化新型平板膜MBR的曝气条件成为目前的一个研究热点.本研究通过使用CFD Fluent软件,结合多相流模型和湍流模型进行超薄平板膜MBR的高质量流态模拟,量化膜面剪切力,并从流场及膜污染角度分别对3种气水比(10∶1、15∶1和20∶1)工况下的MBR进行了优化分...     

膜生物反应器中运行参数对污泥胞外聚合物的影响

研究了膜生物反应器(MBR)中曝气强度、有机负荷和污泥停留时间(SRT)与污泥胞外聚合物(EPS)变化的关系。实验结果表明，随着气水比由20增加至40，污泥EPS逐渐下降。当气水比＞35之后，EPS趋于稳定。随着有机负荷由0.129 kg COD/kg VSS·d减小至0.016 kg COD/kg VSS·d，附着型...     

加压溶气生化气浮法降解生活污水中有机物

将加压曝气生物氧化技术与加压溶气气浮工艺相结合,开发了一种快速处理生活污水的加压溶气生化气浮反应器(PA-DAF),并考察了反应器的泥水分离效果及压力、水力停留时间(HRT)、气水比对其去除生活污水内有机物的影响。实验结果表明,在压力0.4 MPa,HRT 1.5 h(Q=1.0 L/min),气水比3∶1的条件下,生活污水COD去除率可稳定在90%左右。同时发现,NH3-N去除效果不理想,有待后续研究进行优化。     

二段生物接触氧化工艺在中水回用中的特性研究

以规模小区生活污水为水源，对采用聚丙烯网状填料和强化炉渣组合填料的二段生物接触氧化工艺（以下简称二段法）进行了试验研究，试验针对本工艺的各项技术指标、影响因素以及各相关参数进行了较系统的试验测试。结果表明，反应器在第一接触氧池HRT为20 min、气水比为6∶1和第二接触氧池HRT为25 min、气水比为5∶1条件下，接触氧化池达到最佳降碳条件；反应器在第一接触沉池上升流速5.5 m/h和第二接触沉池上升流速4.5 m/h条件下，接触沉淀池达到最佳处理条件。     

生物氮气/空气混合曝气OLAND-SMBR工艺脱氮

以浸没式膜生物反应器(SMBR)启动OLAND工艺,并对OLAND脱氮工艺性能进行了系统的研究。在OLAND-SMBR工艺运行过程中,采用厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应产生的氮气与空气混合曝气的方式,对膜组件进行曝气冲刷以减缓膜污染。实验结果表明,在反应器成功运行70 d过程中,进水总氮负荷最高可达0.4 kg·(m3·d)-1,TN去除率稳定高于81%;当曝气速率从0.025 m3·h-1上升至0.1 m3·h-1(空气泵和循环泵曝气速率均为0.05 m3·h-1)时,膜的使用周期从4 d延长至14 d,生物气+空气混合曝气方式不仅有效地减缓了膜污染,而且为亚硝化细菌的生长提供了所需的溶解氧。     

曝气生物滤池深度处理混合印染废水

采用曝气生物滤池(BAF)反应器作为混合印染废水的深度处理工艺,对BAF的启动情况和不同气水比条件下BAF的深度处理效能进行探讨。结果表明,采用同步连续法可实现BAF在15 d内快速启动;当气水比为3∶1时,二级处理出水的处理效果最好,氨氮、COD和色度去除率分别达到77.8%、61.5%和90%。比较BAF中生物膜和活性污泥对二级处理出水的深度处理效能性能时发现,在相同生物量和环境条件下生物膜表现了出更强深度处理能力。     

气水比对污泥水中以鸟粪石形式回收氮磷的影响

污泥水富含氮磷,其回流经常造成污水处理厂出水水质的不稳定。以模拟污泥水为对象,采用套筒式流化床结晶装置,通过曝气吹脱CO2提高p H值并添加镁盐的方式以促进污泥水中鸟粪石的结晶,研究气水比对模拟污泥水中氮磷的去除效果以及对晶体产物的产量、分布、形态、粒径和成分的影响。结果表明,随着气水比的增加,污泥水的出水碱度降低、p H值升高、PO3-4-P和氨氮的去除率均增加,当气水比为15∶1、30∶1、60∶1时,PO3-4-P的平均去除率分别为73%、82%和87%,氨氮的去除率均在17%~23%之间。同时,气水比影响晶体产物的产量、粒径和分布,但对晶体形态和组成的影响较小。同一气水比条件下,反应器底部和内壁晶体的形态存在明显差异,其中底部晶体大多纤细碎小,内壁晶体则均呈硕大的楔形,但X衍射谱图分析表明,以上二者的主成分均为鸟粪石。     

不同流向BAF硝化影响因素的对比试验

在温度、水力负荷、气水比、氨氮负荷、有机物负荷等硝化影响因素同等变化的情况下，进行了不同流向单级陶粒BAF硝化效果的对比试验研究。结果表明，UBAF的硝化效果和稳定性优于DBAF。若在同一反应器中同时去除有机物和氨氮，UBAF的经济气水比为3∶1～6∶1，DBAF的经济气水比为3∶1～5∶1。当进水有机物负荷<11 kg/(m³·d)，有机物和氨氮的负荷比<5时，UBAF和DBAF的氨氮去除率相差不大。在较高COD浓度下，硝化菌在DBAF中与异氧菌的竞争能力不如UBAF。两级BAF的第一级宜为UBAF，但DBAF可能更适于作为二级滤池以提高系统稳定性、反硝化效率以及出水水质。     

AGS-MBR组合工艺处理城市生活污水的运行参数优化

针对好氧颗粒污泥SBR-膜生物反应器(AGS-MBR)组合工艺存在的启动时间长、总磷(TP)去除效果不稳定等问题,以模拟城市生活污水为原水,分别对SBR内的空气流速、MBR的HRT与气水比等运行参数进行优化,实现组合工艺的稳定运行目标。结果表明:优化后的SBR内的空气流速为2 cm·s~(-1)、MBR的HRT为3 h、MBR的气水比为25∶1;AGS-MBR组合工艺出水COD、NH4+-N、TN、TP的平均浓度分别为21.2、0.08、7.8、0.4 mg·L~(-1);出水C、N、P指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A标准。该研究可为AGS-MBR组合工艺应用于城市污水处理厂的提标改造提供技术支持。     

两段曝气生物滤池进行生活污水处理及经验模型研究

采用两段曝气生物滤池进行生活污水处理,A段反应器进水负荷分别控制在9.17、15.59、22.01 m3/(m2·d),气水比为6∶1(体积比,下同),而B段气水比则控制在2∶1。试验结果表明,系统出水稳定优质(SCOD<30 mg/L、NH3 N<4 mg/L、SS<10 mg/L),若做进一步的消毒处理后可进行回用。同时,从简化工艺设计的角度出发,针对A段进、出水溶解性COD(SCOD)和反应器高度,建立了一套经验模型。通过大量的试验数据模拟,推算出不同水力负荷下的经验模型常数n和K值,从而为工程设计提供了依据和方法。     

曝气条件对浸没式膜生物反应器内流场的影响

为深入研究流场动力学特性对浸没式膜生物反应器系统内膜面污染的控制,应用fluent软件对浸没式膜生物反应器内气液两相流动进行了三维数值模拟研究。采用标准k-ε湍流模型和欧拉多相流模型,考察了改变曝气条件对膜面气液速度场及气含率分布的影响。模拟结果表明,在相同曝气强度下,1 mm曝气孔径下膜面气液两相的速度增加较孔径2mm、3 mm的快;曝气孔径为1 mm时,膜面的液相速度随着曝气强度的增加逐渐增大;曝气孔径为1 mm时,曝气量为5.5m3/h所形成的漩涡区较大,膜面气含率值较高且分布较均匀,气液两相接触面积较大,膜面冲刷效果较好;模拟观察到反应器底部靠近壁面局部气含率较低,不利于活性污泥中微生物的生长,需要进一步优化曝气和反应器结构。     

低温条件下摇动床生物膜反应器处理生活污水的中试研究

采用摇动床生物膜反应器,在中国北方冬春季5～10℃的低温条件下,以城市生活污水处理厂的二级处理出水为水源进行了工作体积4.8 m3的反应器深度处理的中试研究。中试过程以COD、NH4+-N和浊度的去除率为考察指标。实验结果表明:反应器对生活污水深度处理的合适的工艺参数为进水温度10℃,停留时间(HRT)4.8 h,气水比4∶1,曝气量4 m3/h,水流量1.0 m3/h,采用每间隔4 h曝气4 h的间歇式曝气方式;在低温条件下,对污水的COD和NH4+-N的去除率分别为30%和50%,而对浊度的去除率较低。中试表明,摇动床生物膜反应器可应用于中国北方冬春季低温条件下对水中COD和NH4+-N的去除。     

Fe/C微电解耦合H_2O_2氧化处理页岩气钻井废水

采用Fe/C微电解耦合H_2O_2工艺对经复合混凝处理后的某页岩气井钻井废水进行处理,考察了Fe/C质量比、Fe/C投加量、溶液pH值、气水比、H_2O_2(30%)投加量和反应时间对COD去除率的影响。结果表明,耦合工艺最佳实验条件为Fe/C质量比1∶1、Fe/C投加量500 g·L-1、溶液pH值2.5、气水比20∶1、H_2O_2(30%)投加量6 m L·L-1、反应时间120 min。最佳工艺条件下,页岩气钻井废水经处理后,出水COD质量浓度为89.54 mg·L~(-1),去除率达到81.60%。     

曝气冲刷对膜生物反应器膜污染的控制机理研究进展

膜污染是膜生物反应器(MBR)进一步推广应用的瓶颈问题。曝气冲刷是一种操作简单、无二次污染的MBR膜污染控制技术,但在缓解膜污染的同时也显著增加了系统的运行能耗。优化曝气能耗需深入理解膜污染控制的流体力学机理和生物化学机理。重点综述了曝气冲刷通过剪切力去除膜表面污垢的作用机理,以及曝气冲刷影响污泥混合液的作用机理。在综述的基础上展望了未来研究的发展方向。     

厌氧膜生物反应器处理低浓度废水的运行效能及膜污染特性

针对厌氧膜生物反应器(AnMBR)成本高、膜污染严重的问题,构建了以不锈钢丝网作为膜材料的新型厌氧膜生物器并将其用于处理低浓度废水,探究了其稳定运行以及耐温度波动的能力。同时,对甲烷产量、跨膜压差(TMP)以及反应器出水中的COD和挥发性有机酸(VFAs)进行了监测和分析,并利用扫描电子显微镜(SEM)对膜污染进行了表征。结果表明:反应器的COD去除率稳定在93%以上;出水中的VFAs仅可检测到乙酸,且平均浓度低于10 mg·L~(-1);甲烷平均产率为0.28 L·g~(-1) (以COD计);当温度由35℃降到25℃时,反应器有较强的耐受能力;在66 d的运行期间内,TMP从0 kPa增长到20 kPa,膜阻最高为4×10~(12) m~(-1)。以不锈钢丝网为膜材料构成的新型AnMBR,出水效果良好、产能高、运行稳定。     

光照条件对跑道池光生物反应器内蛋白核小球藻生长特性的影响

本文采用多孔曝气管的曝气方式,以蠕动泵为藻液循环的动力,研究了气体流量、光照强度、光照周期等因素对跑道池光生物反应器内蛋白核小球藻生长与代谢特性的影响,并利用傅里叶红外光谱半定量法对不同光照条件下藻细胞内蛋白质、油脂以及多糖含量变化进行了分析。研究结果表明,适当的气体流量、光照强度和光照周期有利于跑道池内蛋白核小球藻细胞的生长和代谢。在本实验条件下,在最佳气体流量2 000 m L/min条件下,光照强度为3 500μW/cm2,光照周期为16∶8时最有利于蛋白核小球藻的生长;光照强度为2 000μW/cm2和光照周期为16∶8的条件均有利于藻细胞内油脂的积累。     

错流式动态膜-生物反应器中污泥活性的研究

应用错流式动态膜-生物反应器(CDMBR)对己内酰胺废水进行了180 d的实验,实验过程中测定反应器的膜出水和上清液的水质,并对污泥进行了耗氧呼吸速率测定.结果表明,上清液COD一直保持在100mg/L以下,而膜出水的则保持在50 mg/L以下,膜对上清液的COD去除率达50%,而对氮的去除没有贡献.可溶性细胞产物(SMP)在反应器内容易积累,停留足够的时间后能被生物降解.通过投加抑制剂测定耗氧呼吸速率,发现异养菌、硝化细菌和亚硝化细菌的活性由于F/M的降低和SMP积累受到一定的抑制,但不影响系统的处理效率.跨膜压力、膜面流速越大,通量衰减得也就越快.     

核桃壳-陶粒填料曝气生物滤池去除氨氮的研究

对核桃壳-陶粒填料曝气生物滤池(BAF)的挂膜启动和处理效果进行了研究,同时考察不同的水力负荷、气水比、填料层高度对污染物去除效果的影响。结果表明:微生物在核桃壳-陶粒填料上成功挂膜仅需21d,运行稳定后核桃壳-陶粒填料BAF的COD、氨氮去除率分别稳定在92.0%、88.3%左右;在水力负荷为0.06~0.08m3/(m2·h)、气水比为9∶1(体积比)的条件下,核桃壳-陶粒填料BAF处理效果较好且较稳定,氨氮和COD去除率可达70%以上;填料层0~15cm段为核桃壳-陶粒填料BAF去除COD的高效段,15~30cm段为去除氨氮的高效段。     

填料传质性能对污水生物反应处理工艺的影响研究

通过水力自旋填料与常规生物填料的对比试验,研究了传质性能对污水生物反应处理工艺的影响.结果表明:生物反应器内物系间的传质条件对氧传递效率有较大影响;SCMT型自旋传质填料良好的传质性能,能够创造理想的传质条件,使生物反应器内DO基本保持一致;使用SCMT型自旋传质填料生物反应器处理城市污水,可以在较短的停留时间(1.00 h)或较小的气水比(体积比,4∶1)的情况下,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)二级标准.     

超滤-膜接触臭氧氧化技术处理印染废水

采用超滤与膜接触臭氧氧化组合工艺处理印染废水二级生化出水,对超滤膜切割分子量、膜接触反应器膜长、臭氧浓度、气体流量和产水速率等工艺条件进行优化选择,并对该组合工艺的处理效果进行了研究。通过系列实验确定的优化参数为:超滤膜切割分子量100 kDa,膜接触反应器膜长2 m,臭氧浓度10 mg·L~(-1),气体流量0.6 L·min~(-1),产水速率1.4 L·h~(-1)。连续运行8 d,平均COD由131 mg·L~(-1)降到70 mg·L~(-1),平均色度由130度降到20度,平均浊度由11 NTU降到2.3 NTU,B/C值也由0.167提高到0.244。