磁性载体生物膜反应器处理生活污水的试验研究

选取天然多孔矿物-浮石、网络状塑料外壳、磁铁为材料,开发出一种新型磁性载体,并将该载体应用于生物膜反应器中进行废水处理试验,结果表明:该磁性载体生物膜反应器在载体的挂膜性能及主要污染物去除功能上均优于非磁性载体生物膜反应器.磁性载体可在5d内完成挂膜,而非磁性载体则需8d,磁性载体生物膜反应器对COD、NH+ 4-N的去除率比非载体生物膜反应器分别高出5%和20%左右.在载体中心磁场强度为200Gs,水中溶解氧DO为2.0~3.5mg/L,水力停留时间HRT为5h的条件下,校园生活污水经磁性载体生物膜反应器处理后,出水中COD稳定在20mg/L左右, NH4+-N在5mg/L以下,两者的去除率均在90%左右,出水总氮为15mg/L,去除率在50%以上.实验结果还表明:连续运行60d后,磁性载体反应器内的生物膜量和悬浮污泥量仅为非磁性载体反应器的70%,说明磁场的存在有利于污泥减量化.磁载体生物膜反应器中载体外表面附着污泥及生物膜的SOUR值均大于非磁载体生物膜反应器,表明一定的磁场强度可以提高微生物活性.     

悬浮生物膜载体强化氨氮降解研究

为了缩短氨氮降解时间,提高氨氮转移速率,利用新型悬浮载体对氨氮降解进行了研究.将生物膜培养分成3个阶段,每个阶段采用不同的运行条件,提高了膜上硝化菌的附着量,在载体上培养形成了以丝状细菌为附着体的蜂窝状微生物薄膜,增加了微生物附着的比表面积,薄膜的形成有利于氧气的扩散和基质的转移,为硝化菌提供了有利的生存环境.试验在pH值7.8～8.2,温度为24～29℃的条件下,在曝气90min时,氨氮从78 mg/L降解到2 mg/L以下,COD从140～300 mg/L降解到50mg/L以下;在曝气180min时,氨氮浓度从80～130 mg/L降解到3.5 mg/L以下,COD浓度从150～350 mg/L降解到46 mg/L以下.试验实现了同步去除COD和氨氮,与传统的活性污泥法相比,缩短了氨氮的降解时间,提高了氨氮降解速度.从微生物学和动力学理论对悬浮生物膜载体高效的氨氮降解和硝化机理进行了分析.     

一株架桥细菌的共凝集能力及强化生物膜反应器效能的研究

测定了架桥细菌Bacillus cereus G5与活性污泥中分离得到的13株土著细菌及3株复杂有机物降解菌配对组合后的共凝集能力和成膜能力.结果表明:凝集2 h和20 h时的共凝集率分别达到40%~70%和55%~80%;架桥细菌与其中15株细菌混合培养时的生物膜形成量高于单菌培养时的生物膜量.这表明在废水处理系统外G5能与土著菌和降解菌发生较强程度的共凝集,并可促进多数菌株生物膜量的增加.进一步考察了G5与3,5-二硝基苯甲酸降解菌Comamonas testosterone A3投加到序批式生物膜反应器(SBBR)中的生物强化效果.32 d的运行结果表明,同时投加A3与G5菌株的反应器,24 h时出水中3,5-二硝基苯甲酸由100.0 mg·L-1降解至10.1 mg·L-1,降解最快;3,5-硝基苯甲酸负荷由100 mg·L-1增加到1000 mg·L-1的运行过程中,平均降解率稳定在65.0%~88.1%的范围内,表现出最强的抗冲击能力;生物膜量在1.4~2.0 mg·cm-2之间,比其他两组反应器同期时的生物膜量略高.表明在废水处理系统内Bacillus cereus G5亦可能通过其广泛的共凝集能力,促进反应器中生物膜的形成,并辅助降解菌以自固定化方式定殖于生物膜,从而表现出快速的生物强化作用和较强的抗冲击能力.     

生物炭载体的表面特征和挂膜性能研究

以花生壳为原料,于300~700℃下热解制备生物炭以作为生物膜载体,对其进行了理化性质表征和挂膜试验.结果表明:较高的热解温度(700℃)能促进生物炭载体孔隙结构发展,生物炭表面ζ电位上升,亲水性增加,从而有利于污水微生物的附着和生长. 挂膜期间,生物炭载体单位挂膜量分别高出陶粒44%~84%,高温(700℃)生物炭载体生物膜对NH4+-N的去除率高出陶粒1%~3%,而中低温(300、500℃)生物炭载体生物膜对NH4+-N的去除率较陶粒低5%~10%,显示生物炭表面理化性质可能对附着的生物膜微生物种类和活性产生影响.     

不同负荷下生物膜脱落与载体生物膜生物特性的相互影响

为探究不同负荷下生物膜的脱落特性,对试验过程中生物膜脱落量及载体上生物膜生物特性进行了研究.结果表明:生物膜脱落量随运行时间延长而增大;有机负荷对生物膜脱落量的影响不同,负荷高脱落量大.紧密结合胞外聚合物(TB-EPS)是生物膜胞外聚合物(EPS)的主要组成部分,生物膜EPS量随负荷的增大而增大;EPS中多糖含量越高,生物膜脱落量越小.系统中pH值逐渐下降并抑制生物膜活性,生物膜脱落量随着脱氢酶活性的下降而增加,载体上生物膜脱氢酶活性也会随着生物膜脱落量的增加而下降.生物膜脱落过程中,生物膜微型动物多度、物种数减少,物种多样性水平随着运行时间延长而降低;有机负荷较高,生物膜微型动物多样性较高,物种稳定性指数WS较高而多样性稳定性指数WH较低,但其生物膜脱落量大.因子分析揭示了不同负荷下生物膜脱落与生物膜特性的相互关系,与生物膜脱落紧密相关的因子依次为生物膜组成与活性因子、生物因子、负荷因子等.生物膜脱落与载体上附着生物膜相互作用、相互影响.     

光催化与生物膜直接耦合降解4-氟苯酚废水

为了实现4-氟苯酚（4-FP）废水的快速持续降解,本文构建了光催化与生物膜直接耦合系统.该耦合系统由N掺杂TiO₂涂覆光催化光纤束、生物膜、核孔膜和紫外-可见LED光源构成.实验研究了单独光催化、单独微藻生物膜及光催化-生物膜耦合3种体系对4-FP的降解性能.研究发现：光催化系统降解4-FP速率慢、脱氟效率低,12h内降解率为94.3%,脱氟率仅为24.7%.微藻生物膜在第一个周期内对4-FP的降解性能高于单独光催化,10h内降解率达到98.9%,脱氟率达到90.9%,但3个周期后4-FP降解率降低至75.5%,脱氟率降低至69.5%.在耦合系统中,生物膜中微生物种群发生了自适应调整,富集了大量的红球菌、假单胞菌和无色杆菌,导致了光催化、生物降解及光合作用三者亲密协作,实现了4-FP快速持续地降解,运行12个周期后,5h即可将4-FP完全降解,同时溶解有机碳及脱氟率分别达到89.4%和78.3%.     

一种负载型生物载体的制备及性能研究

为强化载体表面生物膜的活性,研究以水性聚氨酯(waterborne polyurethane)为介质制备负载电气石的聚氨酯(tourmaline on polyurethane,TPU)载体.用扫描电镜(SEM)和持水倍率表征载体的物理性能,并且考察TPU载体对挂膜量及硝化能力的影响.结果表明,水溶性聚氨酯浓度能够影响TPU载体对电气石的负载量,导入电气石可以优化TPU载体上极性基团的数量以及环境pH值,亚硝酸菌和硝酸菌在TPU载体上的不可逆附着量分别提高了74.82%和71.89%.与未投载体相比,NH4+-N和NO2--N的去除率分别提高了8.12%和9.08%,表明优化的TPU载体能促进硝化作用.     

对生物膜载体相关问题的探讨

生物膜法作为一种水处理方法已广泛应用于处理城市污水和工业废水,生物膜是生物膜法处理的基础.而生物膜的产生和生长离不开载体材料的使用,载体在废水处理中是起净化作用的主体部分.文章就生物膜载体的类型以及载体表面性能对微生物附着的影响因素进行了详细的介绍,并分析了不同的载体以及不同材料的同一载体对生物固着量以及硝态氮的处理能力的影响,最后简单介绍了一种新型的生物膜载体-新型软性纤维载体,提出了今后生物膜法研究的重点.     

有效微生物对生物膜性能的影响研究

应用环境微生物技术和生物降解技术的手段,采用投加外源微生物共培养生物膜的方法,对轻质陶粒填料的生物膜系统处理城市生活污水的效果进行了试验研究.结果表明:在温度30℃,pH值6-7时,EM 复合茵群的生长状况良好,光密度(OD)在第三、四天达到最大值;在水温为15-25℃的条件下,可在20天左右完成挂膜过程,投加EM复合液的试验样可比对照组提前5天左右完成;生物膜系统对生活污水中的有机物表现出一定的降解效果,投加EM复合液的试验样对CODcr降解效果可比常规生物膜系统提高10%～15%,最高时可以达到25%.它对生物膜系统的有效作用周期约为5天.     

碳素纤维去除富营养化水体氮磷的动力学研究

以碳素纤维(CF)为生物膜载体,研究了CF微生物附着特征以及CF和生物碳素纤维(BCF)去除污水氮磷的动力学特征,并考察了曝气量、pH和水力停留时间(HRT)对污水氮磷去除效果的影响。结果表明:CF具有良好的微生物附着特性,挂膜启动快,附着生物量大且生物膜较薄,更有利于生物膜的传质。CF和BCF对氮磷均有较好的去除效果,其中BCF对TP的去除率大于90%,且BCF氮磷去除稳定时间比CF快。CF和BCF氮磷去除规律比较符合指数型,磷的指数拟合度(R2)要优于氮。增加曝气量有利于氮磷的去除,但超过0.15 L/min时TN、NH+4-N的去除率反而降低。弱碱性条件有利于氮磷的去除,最佳HRT为6h。     

颗粒型厌氧生物膜改善高氢分压下丙酸降解抑制研究

为了改善氢辅助型原位沼气提纯系统中高氢分压对丙酸降解的抑制, 考察了不同颗粒型厌氧生物膜(有无载体、导电和非导电载体) 培养初期和末期的丙酸降解性能;并通过微生物形态和群落分析,探讨了颗粒型生物膜丙酸降解机制.结果表明,导电碳毡厌氧生物膜和厌氧颗粒污泥能有效改善高氢分压下丙酸降解抑制问题.其最大丙酸降解速率分别达到2.2,1.2mmol/(L·h).碳毡厌氧生物膜可能主要通过产酸细菌(Thermovirga、Levilinea、Syntrophomonas属)和产甲烷古菌(Methanosaeta属)的电子直接传递(DIET)途径实现丙酸的降解;而厌氧颗粒污泥降解丙酸的途径可能主要依靠产酸细菌(Syntrophobacter属)与嗜氢型甲烷菌(Methanolinea 、Methanobacterium属)的共生营养代谢过程.     

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.     

序批式生物膜法对味精废水的提标处理研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)中加入不同类型填料,形成序批式生物膜反应器(SBBR)并进行平行比选试验,考察通过投加生物填料对河南某味精生产企业原有SBR工艺进行升级改造的技术可行性.试验周期为38 d,期间对3组反应器内的SVI,pH,COD,氨氮及总氮浓度进行监测.试验结果表明:投加了悬浮球的SBBR反应器内的生...     

复合式活性污泥-生物膜反应器硝化能力的研究

通过不投加悬浮填料的普通活性污泥法与投加悬浮填料的活性污泥—生物膜法的对比研究发现，普通活性污泥法的硝化能力很低；但向普通活性污泥系统中投加悬浮填料后，填料载体上附着生长的生物膜与悬浮生长的活性污泥共同作用，可强化原有系统的硝化功能，出水NH3—N小于15mg／1。该工艺不需对原有的处理设施作重大改造，非常适合于老污水厂的改造。     

SBBR技术处理有机农药废水的试验研究

选用盾形填料,利用序批式生物膜反应器(SBBR)对有机农药废水进行试验研究,最终将工艺参数确定为:厌氧2.0h,好氧曝气4.0h,曝气量为0.12～0.15m3/h,DO为4.9～7.5mg/L,pH值为7.0～8.0。处理效果为:COD、BOD5、TP的平均去除率分别达到85%、90%、93%,出水水质达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准。     

厌氧氨氧化反应器启动方法的研究

研究了以自养型反硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的可行性.结果表明,采用先培养自养型反硝化生物膜,再启动厌氧氨氧化反应器的方法,可在110d内成功启动厌氧氨氧化反应器,反应器的容积总氮负荷为0.145kg/(m³d),NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率分别为98.59%和99.08%.启动初期,厌氧氨氧化反应器的出水pH值低于进水pH值,随启动过程的推进,进出水pH值趋向一致.稳态运行时,反应器内呈碱性,NH₄⁺-N去除量、NO₂^--N去除量和NO₃^--N生成量的比值为1:1.01:0.19.启动过程中,NH₄⁺-N去除量与NO₂^--N去除量、NO₃^--N生成量之间的比值,以及反应器内pH值和污泥颜色的变化,可以指示厌氧氨氧化反应器的启动进程.     

生物膜法除磷工艺及机理研究

试验结果表明 ,软性载体生物膜序批式工艺是行之有效的除磷工艺。该工艺除磷适合的载体装填密度为30 % ,水力停留时间为 9h ,其中厌氧 3h、好氧 6h。进水CODCr负荷从 0 2 7kg m3·d～ 1 32kg m3·d均可使除磷率达90 %以上 ,并可承受较高的CODCr负荷的增大。试验中 ,还就除磷的各影响因素做了系统地探讨。通过 2 ,4 二硝基苯酚的抑制实验 ,证实了生物除磷机理的观点 ,亦即 ,生物膜序批式反应器中磷的去除是由微生物的新陈代谢完成的     

活性炭悬浮填料在MBBR中的对比实验

填料的结构,材质等因素影响到生物膜的性状和水力学特性,是决定移动床生物膜反应器处理效果的关键因素。本文分别选取了5种含活性炭比例不同的填料以及一种不含活性炭的参照填料,分别从亲水性、COD与NH4+-N的去除、微生物量以及微生物种类方面对各填料在相同的运行条件下进行了比较研究。实验结果表明,含活性炭的填料在亲水性能、挂膜速度,生物量浓度等方面比不含有活性炭的填料有明显的优势。在含活性炭的填料中,25%的填料挂膜快,处理效果稳定,受外界环境影响较小。