生物膜技术在环境工程污水处理中的应用

为提升生物膜技术在环境工程污水处理中的应用效果,分析了生物膜技术分类,即生物滤池、塔式生物滤池、移动床生物膜反应器、生物接触氧化法、生物流化床法.结合实例,分析了生物膜技术的具体应用,即滴滤池、生物接触转盘、淹没式附着生长生物反应器、混合工艺及其在市政二级排水处理中的应用,展望了生物膜技术的应用前景.未来,要提升污水处...     

外加磷源对陶粒滤池生物膜特性的影响研究

以我国北方某磷含量较低的水库水源水作为生物陶粒滤池预处理原水,在其中添加微量的磷源,考察磷源对陶粒滤池生物膜的影响．试验中安装了两套相同的陶粒滤池,以便进行比较研究．原水直接进入陶粒滤池A(BF-A),原水中添加25μg/L的PO4^3--P(H3PO4)后进入陶粒滤池B(BF-B)．结果表明,对于本试验所用原水,添加磷源后,生物陶粒滤池内的生物膜发生明显的变化．BF-B中陶粒生物膜的细菌数量高出BF-A17％～27％,脂磷含量高出BF-A13％-22％,微生物耗氧速率高出BF-A35％-45％,BF-B对原水中有机物的去除效率优于BF-A。     

移动床生物膜反应器技术研究现状与进展

移动床生物膜反应器的特性、设计原理和结构 ,综述了移动床生物膜反应器在含碳有机物去除、硝化与反硝化、除磷和反应动力学等方面的最新研究进展以及实际应用 ,指出移动床生物膜反应器是符合我国国情的新型生物膜处理技术 ,应该大力推广这种技术的普及和应用。     

内循环移动床生物膜反应器的研究与应用

对传统移动床生物膜反应器进行改进,开发了内循环移动床生物膜反应器,通过处理模拟生活污水的研究,考察了反应器去除有机物和脱氮的能力。结果表明,在填料投加率为35%、进水COD为200～800mg/L、HRT为6h、有机负荷为0.8～3.2kg/(m.3d)的条件下,系统COD的去除率在89%以上;同时反应器具有良好的同步硝化反硝化脱氮能力,在DO为2.0mg/L、C/N为25、HRT为6h的条件下,NH4-N和TN的平均去除率分别可以达到98%和93%。另外,内循环移动床生物膜反应器与移动床生物膜反应器的对比实验结果表明,前者对COD和氮的去除效果都优于后者。     

陶粒柱反应器生物膜特性的研究

为了对饮用水低温生物预处理技术的应用与开发提供实验依据,在利用陶粒柱连续流生物反应器,于低温（水温2～5℃）季节,对某水源水进行预处理的同时,研究与探讨了陶粒生物膜的特性。结果表明,反应器不同高度载体表面生物膜量不同;构成陶粒生物膜的微生物有细菌、丝状菌、球衣细菌、硅藻、单体钟虫以及属于后生动物的线虫等;反应器内生物陶粒的活性细菌数目（ABN）大约在10⁵～10⁸个/cm³范围内;在陶粒生物膜中分离到６种优势菌属,其中假单胞菌属（Pseudomonas）占绝对优势,它们可能是反应器在低温条件下有效去除微量有机物的主要细菌。     

移动床膜生物反应器同步硝化反硝化特性

采用挂膜填料代替传统膜生物反应器(MBR)的活性污泥,构建一种新型的移动床膜生物反应器 (MBMBR),考察其处理模拟生活污水的效果及同步硝化反硝化(SND)特性.结果表明,移动床膜生物反应器运行67 d,对模拟生活污水表现出良好的去除有机物及同步硝化反硝化能力.进水COD浓度为573.5～997.7 mg/L时,膜出水COD去除率为88.3%～99.2%.进水氨氮浓度为45.5～99.2 mg/L时,膜出水氨氮去除率为72.1%～99.8%,总氮去除率为62.0%～96.3%.批式实验结果表明,生物膜去除总氮的最佳溶解氧浓度为1 mg/L,其中氨氮和总氮去除率分别为100%和60%.生物膜系统内可能存在好氧反硝化现象.DO为3 mg/L且有机碳源充足时,生物膜总氮去除率为99.0%,SND率达到99.8%.扫描电镜对生物膜的观察发现生物膜内部存在着明显的孔隙,有利于溶解氧和有机基质从外界向生物膜内部传递.     

新型移动床生物膜反应器水力特性的研究

新型移动床生物膜反应器是在普通移动床生物膜反应器中引入导流板,使填料在全池循环移动,消除了普遍移动床生物膜的死角问题,改进了它的结构和运行方式,提高了反应器的效能。通过清水实验对反应器的水力特性进行了研究,确定了反应器构造、填料填充比,考察了曝气充氧性能,研究结果认为该反应器内的水流状态大致符合理想全混合反应器的流态,并具有较好的节能效果。     

曝气生物滤池铝盐化学强化与生物协同除磷

为了解投加铝盐后曝气生物滤池的除磷效果及其对去碳、硝化功能和生物膜、生物相的影响,通过同步比较在投加药剂和不投加药剂情况下小试曝气生物滤池的净化效果和生物膜结构特征、生物相组成.结果表明,当反应器水力负荷和进水总磷(TP)负荷分别为1.3m3·m-2·h-1和0.12～0.13 kg·m-3·d-1时,TP的去除随铝盐投加量的增加而增加,但并不成正比例增加.投加铝盐后TP去除率可提高70%～86%.当投加系数≤1.5时,适当加大气水比有利于除磷,但当投加系数≥1.75时,加大气水比对TP的去除没有影响.当气水比为(3～5):1、投加系数≥1.75时,曝气生物滤池出水TP＜0.5 mg·L-1;若气水比增加到7:1时,投加系数可进一步降低至1.5.投加铝盐对浊度、COD去除的贡献率分别只有4%～7%和5%～13%,而对氨氮的去除影响甚微.投加铝盐后反应器进水端陶粒表面发现大量网状絮体,出水端却较少.投加铝盐对生物膜中微生物的种类和数量的影响很小.     

颗粒载体生物滴滤床处理低浓度污水对比试验研究

选用生物陶粒和Hat Creek煤两种颗粒载体,应用于滴滤床颗粒填料生物反应器模型中,进行去除有机污染物的性能对比试验研究。研究表明,生物陶粒可作为滴滤床填料去除低浓度污水中的有机污染物,但在贫营养条件时,处理效果不如Hat Creek煤;而在进水浓度或水量增加,营养不成为限定因素的运行条件下,其极限负荷与处理效果明显要优于Hat Creek煤。     

不同生物接触氧化方法对藻类的去除效果比较及其途径分析

比较了3种生物接触氧化法对富营养化水源水中藻类的去除效果，探讨其去除藻类的途径。试验结果表明：淹没式曝气生物陶粒滤池（I型）在4-6m/h过滤速度条件下，对藻类总数的去除效率稳定，平均为70%左右；采用YDT弹性立体填料的中心导流筒曝气生物接触氧化法（Ⅱ型）与直接微孔曝气生物接触氧化法（Ⅲ型），在试验初期对藻类总数的去除率较低，平均去除率分别为60.2%、51.6%。但随着生物膜厚度的增加，试验后期对藻类的去除效果逐步得到提高，平均达70%以上。生物膜对藻类的生物絮凝、吸附、生物膜的脱落沉降等是生物接触氧化法去除藻类的主要途径。     

催化氧化除锰活性滤料去除地下水中双酚A性能

以催化氧化除锰活性滤料（简称“活性滤料”）为研究对象,考察了地下水中锰污染对于活性滤料去除双酚A效能的影响.结果表明,进水中含有高浓度锰（5mg/L）时,会显著降低活性滤料对于双酚A的去除能力;同时,双酚A也会降低活性滤料对锰的去处能力.双酚A脱附实验结果表明,脱附的双酚A量不足双酚A去除总量的10%,且双酚A去除过程中初期总有机碳（TOC）去除率保持在12%~25%,之后持续保持在0.1%~4%,表明活性滤料去除双酚A存在吸附过程,但是以氧化去除为主.扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析结果表明,双酚A的去除会导致滤料表面微观形态改变以及新物相的生成;傅里叶变换红外光谱（FTIR）结果表明双酚A的去除会消耗滤料表面羟基基团,且表面残留络合物.本文研究分析提出活性滤料去除双酚A的主要步骤包括双酚A首先吸附到活性滤料表面形成络合物、活性滤料与表面络合物发生氧化反应,部分反应物中间体脱附3个过程.     

应用ORP预测和控制地下水除铁滤池出水含铁量

试验研究了应用氧化还原电位(ORP)预测和控制除铁滤池出水含铁量的可行性,探讨了水力负荷(HLR)、溶解氧(DO)和pH值对ORP和滤池除铁效果的影响以及曝气过滤除铁的机理.结果表明,在pH值为6.69,DO为6.8mg/L时,滤池除铁机理主要为接触催化氧化作用;HLR、DO和pH值对滤池除铁有较大的影响;滤池出水含铁量(Y)与ORP(X)之间的关系可用回归方程Y=0.0004exp[3816/(X+200)] (R2=0.9664)表示;当ORP在400~510mV时,滤池出水含铁量小于0.3mg/L.     

不同挂膜方式成熟滤料去除地下水中As(Ⅲ)研究

通过动力学和动态柱实验对比研究了不同挂膜方式成熟滤料去除地下水中As（Ⅲ）效能.并采用SEM-EDS?XRD及FTIR等表征手段对滤料形态和结构进行了分析.结果表明,两种滤料的形貌具有较大差异.采用化学挂膜的滤料去除As（Ⅲ）性能更优.二级动力学模型能较好地模拟两种滤料除As（Ⅲ）动力学过程,自然挂膜滤料和化学挂膜滤料拟合速率常数分别为8.568×10^-6和14.248×10^-6mg/（g·min）.Yan模型对动态柱实验穿透曲线的拟合系数R²>0.999.通过脱附再生实验,发现0.5mol/L的NaHCO₃作为脱附剂可使滤料有效再生.对比过滤前后滤料的XRD分析结果,滤料结构变化不大,除砷能力稳定.滤料表面铁锰氧化物含量直接影响滤料除As（Ⅲ）性能.两种滤料在除砷过程中均消耗了羟基.本研究为不同方法去除地下水中As（Ⅲ）提供了理论支撑,具有一定工程指导意义.     

铁锰复合氧化物滤料去除地下水中四环素的效能

以化学挂膜成熟运行5a的铁锰复合氧化物滤料为研究对象,利用静态与连续流柱实验相结合的方式,探究了该滤料去除四环素的效果与机理.结果表明,去除过程符合准二级反应动力学模型;且滤料质量越大,初始浓度越高,对四环素去除的效果越好;当水中共存阳离子浓度为0.01mol/L时,Mg²⁺抑制四环素的去除,而Ca²⁺、K⁺对四环素的去除过程无显著影响.连续流柱实验与发光细菌毒性检测分析,表明,铁锰氧化物滤料对四环素去除效果显著高于石英砂,且铁锰复合氧化物滤料去除四环素后急性毒性降低.此外,机理探究实验结果证实了铁锰复合氧化物滤料去除四环素是吸附与氧化的过程.     

厌氧膜生物反应器出水生物脱氮技术研究

为解决AnMBR（厌氧膜生物反应器）出水NH₄+脱除的问题,提出利用AnMBR出水中残余COD_Cr、溶解性CH₄以及低价态硫元素,通过构建缺氧滤池和好氧滤池进行生物异养和硫自养脱氮的方法,进一步削减AnMBR出水COD_Cr、去除溶解性CH₄、同时同步生物脱氮.结果表明:①缺氧滤池与好氧滤池经过120 d单独驯化与33 d串联驯化后,在HRT（hydraulic retention time,水力停留时间）为6 h、进水为实际AnMBR出水的工况条件下,出水ρ（TN）为17.93 mg/L,去除率为52.7%;出水ρ（NH₄+-N）为2.78 mg/L,去除率为92.3%,达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准.在HRT为8 h工况条件下,出水ρ（TN）为14.60 mg/L,去除率为59.0%;出水ρ（NH₄+-N）为2.22 mg/L,去除率为93.7%,达到GB 18918-2002一级A标准.②脱氮滤池中氮脱除路径主要包括残余COD_Cr异养反硝化、溶解性CH₄异养反硝化和硫自养反硝化,并通过物料衡算评价了三者对于氮脱除的贡献,在HRT为6 h的工况条件下,脱氮滤池脱氮过程中残余COD_Cr异养反硝化、溶解性CH₄异养反硝化和硫自养反硝化三者占比分别为54.1%、24.3%和21.5%;在HRT为8 h的工况条件下,脱氮滤池脱氮过程中3种途径占比分别为70.4%、13.8%和15.8%.研究显示,脱氮滤池可以实现对AnMBR出水的低耗生物脱氮以及整体水质的达标排放.      

非稳态条件下生物滴滤塔净化甲苯废气的实验

在接近于工业应用的非稳定条件下,以陶粒为填料,恶臭假单胞菌为单一菌源,甲苯为目标污染物,对生物滴滤塔的抗负荷冲击与抗饥饿能力进行研究。结果表明,停留时间及进气污染负荷的瞬间变化不会造成滤塔处理性能明显下降,仅为7%左右,12h内基本恢复,最大去除能力为136.49g/(m3.h);碳源与氮源的突然中断以及短期的闲置,对滤塔处理性能的影响均较小;填料层中水分的含量是影响滤塔处理性能的一个重要因素。     

臭氧-接种生物滤池组合工艺去除饮用水中典型致嗅物质

通过在生物滤池表面接种MIB(2-甲基异茨醇)及geosmin(土臭素)降解菌,增强生物滤池的作用,并探讨臭氧-生物滤池组合工艺对MIB和geosmin的处理效果. 结果表明:单独接种生物滤池可使ρ(MIB)和ρ(geosmin)从初始的500ng/L分别降至125和112ng/L,MIB和geosmin的去除效果先随EBCT(空床停留时间)的延长而显著增加,但当EBCT大于20min后无明显变化;随着滤料深度的增加,滤池生物量逐渐降低,对污染物的去除率增加缓慢.在接种生物滤池前增加臭氧单元,当EBCT为20min、臭氧投加量为2mg/L时,臭氧-接种生物滤池组合工艺可去除84%的MIB和94%的geosmin,其中接种生物滤池单元中生物量随滤池深度的增加呈先增后减的趋势,滤料深度为100~200mm时,单位高度滤料的去除率最高. 采用臭氧-接种生物滤池组合工艺可有效去除水中的MIB和geosmin.      

MnOx同步除锰氨氮滤池的快速启动及污染物去除机制

通过将MnO_x负载于石英砂表面形成MnO_x滤料,并以此构筑滤池,开展动态试验,考察了滤池的启动周期、污染物去除效率及影响因素;同时通过表征MnO_x结构变化和灭活滤料表面微生物等方法探究了MnO_x滤池的污染物去除机制.结果表明:运行第1d滤池出水锰即可达标,运行至第9d,滤池启动完成,可实现对水中锰和氨氮的同步有效去除.滤池可稳定同步去除锰和氨氮的最大平均浓度分别为1.4和1.6mg/L,滤速为6m/h,且通过提升水中溶解氧含量可进一步增强滤池对锰和氨氮的去除效果.SEM、EDS和XRD分析结果表明,滤池运行过程中, MnO_x由相对密实的颗粒堆积形态逐步发展为多孔的一体化海绵状结构,其组成由ramsdellite和birnessite型MnO₂,逐步发展为buserite和birnessite型MnO₂,但元素组成相对较为稳定.结合滤料表面的微生物灭活实验,认为滤池稳定运行阶段,MnO_x对锰的去除主要为非生物作用,...     

催化氧化除氨氮/锰技术在滤池改造中的应用研究

西安市某地下水源水厂石英砂滤池中滤料表面形成的氧化膜催化活性很低,基本不具备去除铁、锰、氨氮的能力,出水安全隐患较高,因此在中试滤柱系统中评价了石英砂滤料除铁（Fe²⁺）、锰（Mn²⁺）、氨氮（NH₄⁺-N）效能,并进行活性滤料的性能优化.在此基础上,在水厂原有石英砂滤池中进行活性滤料的原位制备.结果表明,水厂石英砂滤料基本不具备去除Fe²⁺、Mn²⁺、NH₄⁺-N能力.在中试滤柱系统中,经过3d挂膜,低浓度Fe²⁺、Mn²⁺、NH₄⁺-N的去除率均可达93%以上.在滤池中进行原位改造后,进水NH₄⁺-N浓度为（0.3±0.05） mg/L时,去除率由28%提高到90%,进水Mn²⁺浓度为（0.3±0.05） mg/L时,去除率由50%提高到80%.进一步分析滤料表征发现,改造后滤料形貌和结构均发生了改变.XRD分析结果表明,改造后滤料产生了新峰,证明了滤料具备了活性.改造后可满足案例水厂净水安全的需要,具有较高的实用价值.     

玉米秸秆发酵浸出液模拟废水发酵产氢的放大实验研究

在20 L的半连续流发酵罐中,以牛粪堆肥为产氢菌源,按照玉米秸秆发酵浸出液的主要成分配制模拟废水,考察和分析了几个关键环境因素对发酵产氢的影响.结果表明,HRT、C/N、Fe²⁺浓度和模拟废水浓度对发酵产氢均有不同程度的影响.在本实验条件下,秸秆模拟废水的氢产量、氢浓度和产氢速率分别为11.80 mol/kg、56%和8.81 L/(L·d),底物转化率大于90%,废水中COD去除率为39.40%.在整个发酵产氢过程,液相主要发酵副产物为丁酸、乙酸和丙酸以及少量的乙醇和丁醇.