以磷矿石为填料的生物滴滤塔处理含挥发性脂肪酸的臭气

对磷矿石为填料的生物滴滤反应器净化挥发性脂肪酸臭气的净化能力进行了研究,实验考察了空床停留时间、进气浓度和进气体积负荷等参数对净化效果的影响,研究结论如下:在挥发性脂肪酸浓度不变的条件下,停留时间越长,废气的净化效果越好。进气浓度控制在205.80~677.40 mg·m-3的条件下,废气在反应器中的停留时间为97 s时,废气所获得的净化效率为99%;停留时间波动不大的情况下,反应器对挥发性脂肪酸的净化效果随进气浓度的增加而降低。当空床停留时间65~97 s条件下,臭气的进气浓度为224.29 mg·m-3时,去除率达到100%;臭气进气浓度增至1 345.71 mg·m-3时,去除率降到98.60%;当臭气浓度进一步增至4 934.29 mg·m~(-3)时,去除率降至67.40%;在停留时间波动不大的情况下,废气的净化效率随进气的体积负荷呈先增加后降低的趋势。空床停留时间65~97 s条件下,当臭气的体积负荷为3.14g·(m3·h)-1时,去除率约为99.20%。当体积负荷增至18.08 g·(m~3·h)~(-1),去除率降到97.6%。当进气体积负荷继续增至39.25 g·(m~3·h)-1时,去除率降到89.25%。总之,磷矿石作为生物反应器的填料具有一定可行性。     

生物滴滤器处理间二氯苯废气的性能分析

从土壤中筛选1株能够降解间二氯苯能力的菌株,鉴定为土壤短芽孢杆菌(Brevibacillus agri),该优势菌最佳生长条件为:降解时间48 h,菌液接种量10%,pH=7,温度25℃。以间二氯苯为模拟有机废气,采用生物滴滤器接种土壤短芽孢杆菌的方法对其进行生物处理。结果表明,在空床停留时间为90 s、进气浓度为1 000 mg·m~(-3)、进气负荷为60 g·(m~3·h)~(-1)条件下,间二氯苯的去除率可以维持在85%以上。生物滴滤器稳定运行后,菌体表面官能团发生改变,通过傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱分析发现,菌株通过逐步加氧羧化后开环降解间二氯苯;对菌株再进行16S rRNA基因序列的同源性分析发现,生物膜中Brevibacillus agri占比达69.39%,并可以良好生长。研究可为间二氯苯的工业化处理提供参考。     

生物滴滤塔净化苯乙烯废气的强化启动及工艺性能

采用多面空心球与活性炭纤维组合填料构建生物滴滤塔(BTF),接种活性污泥净化苯乙烯废气。采用外加葡萄糖共代谢基质,气液相联合挂膜法启动生物滴滤塔,考察BTF启动及稳定阶段的工艺性能。结果表明,BTF的挂膜时间仅为20 d,实现了BTF的快速启动;适宜的苯乙烯进气浓度为195.2~1 478.2 mg/m3,停留时间(EBRT)为57 s,气液比为300∶1,系统最大去除负荷可达136.4 g/(m3·h);BTF对喷淋液p H的大幅变化及间歇运行有较强的适应性。     

IC-AnMBR处理村镇厨余渗滤液废水稳定运行调控机制

村镇厨余垃圾渗滤液等高浓度有机废水的高效处理是提升村镇环境卫生水平的一个重要方面。为满足村镇厨余垃圾渗滤液低能耗有机物排放达标的处理需求,构建了内循环厌氧膜生物反应器(internal circulation anaerobic membrane bioreactor,IC-AnMBR),并用来处理厨余渗滤率废水,重点分析了反应器的COD去除性能和调控机制;根据pH、VFAs/碱度、容积产气率、膜通量和出水有机污染物组分等指标,考察了COD在水解酸化、产甲烷和膜截留过程中的转移转化特征。结果表明:通过耦合膜擦洗曝气和沼气曝气循环,将VFAs/碱度和容积产气率分别从1.5和0.1优化到0.02和1.0;优化了COD稳定达标性能和去除负荷,将COD去除率和负荷从59%和0.3 kg·(m~3·d)~(-1)分别提高到了97.7%和1.8 kg·(m~3·d)~(-1);采用沼气循环曝气擦洗陶瓷膜,控制了滤饼层积累,并将膜通量从0.6 L·(m~2·h)~(-1)提高到2.1 L·(m~2·h)~(-1)。IC-AnMBR短流程工艺能够实现村镇厨余垃圾渗滤液的稳定处理。     

利用反硝化法净化难降解吡啶废气

利用反硝化的方法处理吡啶气体,并通过与普通生物洗涤塔对吡啶废气处理效果的对比研究,探索了难降解VOC—吡啶废气反硝化净化过程的几个问题。实验设置实验组(1~#反应器)和对照组(2~#反应器),结果表明,1~#对吡啶废气的去除能力更大,最大去除负荷为84.5 mg·(L·h)~(-1),而2~#最大去除负荷为49.2 mg·(L·h)~(-1)。1~#系统中反硝化作用对净化吡啶的贡献率,在一定范围内,随着进气浓度的增大而增大。当进气浓度从250 mg·m~(-3)增大到1 000 mg·m~(-3),反硝化去除负荷从8.0 mg·(L·h)~(-1)增加到62.8 mg·(L·h)~(-1),在总去除负荷中所占比重从32.5%增加到73.6%,随着进气负荷的增加,反硝化逐渐起主要作用。     

固定化假单胞菌降解油烟废气的研究

将从受油烟废气污染严重的土壤中分离筛选的具有较强降解油烟能力的假单胞菌利用活性炭为填料吸附固定后制成填料床生物反应器。实验考察了进气浓度、气体流量、气体停留时间、容积负荷等对油烟去除率的影响，初步研究了生物反应器的抗冲击能力。结果表明，活性炭填料对菌体具有良好的吸附能力，当油烟进气浓度小于100 mg/L，气体流速小于8 L/h，停留时间大于30 s，容积负荷为2.6～18.9 g油烟废气/(m³·h)，生物反应器的降解效率可达到95%以上，且活性炭填料床反应器具有较强的抗冲击能力。     

管式生物过滤器去除乙苯废气

生物过滤由于其良好的成本效益和环境友好性已经成为控制挥发性有机化合物(VOCs)含量和气味气体排放的常规技术。营养物质的均匀分布、生物膜和介质床内的气体流是成就一个性能优良的生物过滤器至关重要的因素。而由本实验室开发的管式生物过滤器(TBFs)已被证明具备此优势。本实验的管式生物过滤器以聚氨酯海绵作为填料,研究在不同有机负荷、气体停留时间(EBCT)、进气量和表面活性剂等条件下乙苯废气的去除效率(RE)。实验同时记录了管式生物过滤器启动阶段的表现。初期使附着在填料上的微生物暴露在浓度为40 mg/m3的乙苯废气中40 d,此时的气体停留时间为15 s,使微生物慢慢适应并逐步降解乙苯废气;然后连续地控制管式生物过滤器的入口乙苯浓度为40、80、120和160 mg/m3,以使有机负荷逐步升高。结果表明,乙苯去除效率随着有机负荷的增大而逐步减小。当气体停留时间从15 s增加到30 s和60 s,而有机负荷控制在38.60 g/(m3·h)时,乙苯废气去除效率略微增加。此外,随着进气量的增大乙苯废气的最大平均去除效率有所下降而此时的降解容量增大,这个过程中乙苯进气浓度保持不变。结果还表明,在营养液中加入聚乙二醇辛基苯基醚这种表面活性剂可以提高乙苯废气的去除效率。     

滤袋式膜生物反应器净化二甲苯

采用模拟膜生物反应器构建的滤袋式膜生物反应器处理二甲苯废气,并初步探讨了其净化性能。实验结果表明:在4~9℃的低温条件下,二甲苯的去除能力随着停留时间、进气负荷的增大而提高,最大去除能力可达到74.3 g/(m3·h),与一般生物滴滤塔的运行性能相当。微生物主要附着在滤袋表面,且生长良好。根据本实验中滤袋式膜生物反应器的结构特点,可进一步增加滤袋比表面积以提高其去除能力。     

基于屋面绿化工程的油烟废气生物处理研究

利用自主筛选驯化的菌株,自制模拟屋面绿化工程的生物填料塔反应器,以屋面绿化工程中的营养土、绿色植物为天然生物材料,通过营养土和植物组成的生物过滤系统对油烟废气进行生物处理研究。考察了反应温度、气体停留时间、入口浓度、进气流量和营养液循环量等对油烟废气去除效果的影响。结果表明,当反应温度为33℃左右、停留时间为30 s、入口油烟废气小于3.0 mg/L、进气流量为0.8 L/h、营养液循环量为5 L/h时,对油烟废气有很好的去除效果,去除率可达到90%以上。     

高效脱氮菌增强膜曝气生物反应器处理市政污水

利用自行筛选的好氧反硝化菌(Pseudomonas sp.)添加到膜曝气生物反应器构建高效脱氮菌群增强膜曝气生物反应器来处理市政污水。研究表明,对于高效脱氮菌的附着下形成的增强型膜曝气生物反应器,在COD负荷为7.6 g COD·(m~2·d)~(-1),水力停留时间为5 h下,可使污染物的COD、氨氮及总氮的去除率分别保持在87%、98%和85%以上。总氮去除率比平行对比的传统型膜曝气生物反应器高出10%。DGGE分析显示,筛选菌种在增强型膜曝气生物反应器中比平行膜曝气生物反应器明显增多,从微观上证明了菌种发挥了重要作用。本工艺在生活污水脱氮处理方面有良好的应用前景。     

喷淋条件对生物滴滤塔去除含H_2S废气的影响

以竹炭为填料,采用高效生物滴滤塔(BTF)中试装置处理污水提升泵站产生的以H2S为主的废气,考察了喷淋时间和喷淋频率对塔内轴向H2S去除率、滤出液中SO2-4浓度和pH、塔内压降的影响。结果表明:当生物滴滤塔系统的空塔停留时间为6.43 s,喷淋时间和喷淋频率分别为1 min·次~(-1)和1次·(60 min)~(-1),BTF对H2S去除效果最好,去除率达99.0%以上,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918~(-2)002)一级厂界排放标准;BTF滤出液中的pH值稳定在2.0~3.0之间,塔内的微生物为嗜酸性硫氧化菌;BTF对H2S的降解符合Michaelis-Menten动力学模型,在适宜喷淋条件下,BTF内的表观半饱和常数(Ks)和最大表观去除速率(Vm)分别为86.8 mg·m-3和22.3 g·(m3·h)~(-1),系统具有较高的抗负荷冲击能力。     

实验室有机废水的铁碳微电解预处理

采用铁碳微电解法对实验室有机废水进行小型处理实验,研究该方法的废水净化特性,并优化进水pH值、水力停留时间(HRT)和曝气量等主要运行工艺参数。通过正交实验得到最佳处理条件pH值为5,水力停留时间为6 h,曝气量为12 L·h~(-1)。以实际最佳条件运行反应器,废水COD去除率可达到85%,废水中芳香族化合物等难降解物质得到降解,BOD_5/COD由0.1提高到0.4以上,出水可生化性大幅提高。研究表明,铁碳微电解法适于处理实验室难降解有机废水,估算处理成本约为9.84元·m~(-3)废水。     

逆流式和错流式生物滴滤装置脱臭性能研究

采用逆流式生物滴滤塔(DBTF)和错流式生物滴滤装置(CBTF)处理含氨和三甲胺的恶臭气体,研究生物脱臭性能。研究结果表明,逆流式和错流式生物滴滤装置都能有效地去除含氮混合恶臭气体,对氨和三甲胺的净化效率可达99.4%以上。逆流式和错流式生物脱臭装置具有较好的抗冲击负荷,运行稳定。DBTF和CBTF的适宜工艺操作条件为:氨进气负荷分别为26 g/(m3.h)和24.6 g/(m3.h),三甲胺进气负荷都为113 g/(m3.h);停留时间分别为29.1 s和32 s,喷淋量分别为37 mL/min和51.5 mL/min,循环液pH值范围都是6.3~7.0。这为生物脱臭技术工程推广应用和产业化应用奠定基础。     

污泥停留时间对厌氧膜生物反应器处理餐厨废水效能的影响

采用中试厌氧膜生物反应器(AnMBR)处理高浓度餐厨废水,多维分析污泥停留时间(SRT为50、30和20 d)对其运行效能的影响。结果显示,An MBR在各SRT工况下均展现出较好的稳定性,消化罐pH维持在7.2(7.8之间,膜出水COD去除率达到96%以上。缩短SRT虽然能够有效提高有机负荷,但是过低的SRT会显著降低COD转化率。An MBR在SRT 30 d工况下可获得最佳处理效能,有机负荷达到(8.7±1.3)kg COD·(m~3·d)~(-1),沼气生产强度达到(4.5±0.8)m~3·(m~3·d)~(-1),COD转化率为(82.1±7.3)%。厌氧消化液中胶体态和溶解性大分子有机质的累积是导致膜过滤效能下降的主要原因,控制SRT 30 d有效削减了其积累量,从而提高了膜通量并减缓了膜污染趋势。Ca~(2+)会沉积在污泥混合液中,其浓度随着SRT缩短显著降低。此外,SRT缩短会降低长链脂肪酸(LCFA)的转化率;但是未降解的LCFA很可能与Ca~(2+)形成沉淀,会减轻游离LCFA对微生物活性的抑制作用,进而有助于AnMBR的稳定运行。     

基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液缓解反应器中的盐积累

为解决正渗透膜反应器中盐积累的问题,选取乙酸铵(NH_4C_2H_3O_2)、乙酸钠(NaC_2H_3O_2)和乙酸钾(KC_2H_3O_2) 3种基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液,并将其与硫酸铵((NH_4)_2SO_4)、氯化钠(NaCl)和氯化钾(KCl) 3种其对应无机离子汲取液的正渗透(FO)工艺性能和正渗透膜生物反应器(OMBR)工艺性能进行比较。通过工艺水通量和盐含量的测定,生物反应器内COD、铵态氮和硝态氮含量的测定,污染后膜表面的SEM分析,评价了基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液对反应器内盐积累和膜污染的影响。结果表明:在FO工艺中,乙酸铵、乙酸钠和乙酸钾在0.6 mol·L~(-1)浓度下的平均水通量分别为10.30、11.07和12.73 L·(m~2·h)~(-1),低于其对应的无机离子汲取液的水通量;在OMBR工艺中,乙酸铵、乙酸钠和乙酸钾有机化肥作为汲取液可以显著减缓反应器内盐度的积累。此外,当基于乙酸根离子的有机化肥作为正渗透膜反应器的汲取液时,生物反应器中微生物的生物活性更高,虽然这更容易造成膜污染,但可以有效地去除有机物和氮磷营养物质。研究可为正渗透生物反应器的实际应用提供参考。     

填料对生物滴滤塔去除H_2S的影响

为比较不同生物填料用于城市污水提升泵站除臭的性能,建立4组不同填料的生物滴滤塔(BTF)中试装置,并考察其对污水提升泵站中以H_2S为主的市政臭气的去除效果。结果表明,在进气风量为180 m~3·h~(-1),H_2S进气浓度控制在7 500~8 500μg·m-3条件下,竹炭在吸附阶段和挂膜阶段对H_2S去除效果均最佳;竹炭生物滴滤塔挂膜速度最快,只需1~2周就可以完成挂膜,H_2S主要集中在塔底填料层500 mm位置以下被降解,塔顶出气浓度稳定在(30±2)μg·m~(-3),压降稳定在(78.7±0.5)Pa,滤出液中SO_4~(2-)浓度最高达到117.04 mg·L~(-1),塔内pH为2.0~3.0,降解H_2S的微生物为嗜酸性菌。     

中空纤维膜生物反应器处理二甲苯废气

采用中空纤维膜生物反应器(HFMB)去除气态二甲苯,研究比较了不同进口浓度、停留时间以及悬浮液中生物量对二甲苯净化效果的影响。实验结果表明:随着进口浓度的增加二甲苯净化效率先升高后平稳,生化降解能力(EC)则明显升高;随着停留时间的增加,二甲苯的净化效率明显增加。实验发现最佳的实验条件是:悬浮液循环速率50 L/h,pH值介于6.5到7.5之间,溶解氧6 mg/L左右,停留时间tR=8.8 s;二甲苯的处理效率可达到92%以上。结果还显示二甲苯净化效率随悬浮液循环流速的变化而波动不大,进口二甲苯的组成对净化效率也有一定的影响。与传统的生物法相比,膜生物反应器可以实现气相和液相的分离以及减少占地面积,具有很好的发展前景。     

介质阻挡放电低温等离子体技术处理3种代表性VOC

采用介质阻挡放电低温等离子体技术处理苯、乙酸乙酯和二氯甲烷,考察了反应器的结构、输出电压、初始浓度以及气速等条件对降解率和能量效率的影响。结果表明:3种VOC中,二氯甲烷最易被降解,乙酸乙酯次之,而苯的降解率最低;双介质阻挡放电反应器对VOC的处理效果优于单介质,在输出电压为15 kV的条件下,采用双介质反应器对VOC的降解率可达99%;输出电压越高,挥发性有机废气的降解率越高,在输出电压从15 kV(P=73.7 W)降低到10 kV(P=21 W),VOC的降解率从99%降低到6.6%;VOC浓度越高降解率越低,在VOC初始浓度从244 mg·m~(-3)升高到2 542 mg·m~(-3)时,降解率从96.9%降低到63.98%;气速直接关乎停留时间,停留时间延长,降解率提高,气速300 L·h~(-1)下降到100 L·h~(-1),降解率从78%提高到97%。     

生物滴滤法去除低浓度苯乙烯

通过装载改性聚乙烯填料的生物滴滤塔进行废气中的苯乙烯生物降解实验。结果表明,通过快速排泥法挂膜,该反应器可在较短周期内实现微生物的驯化。苯乙烯入口浓度和空床停留时间(EBRT)是影响反应器性能的重要因素,当EBRT分别为60、45、30和15 s以及对应的入口浓度分别为950、430、350和200 mg/m3时,可实现达标排放。循环喷淋液中的硝酸盐(亚硝酸盐)对生物滴滤池的影响十分明显,在初始阶段,亚硝酸根很快被耗尽,硝酸根则相对缓慢。当循环液中的TN从102.63 mg/L下降到24.24 mg/L时,滴滤池的去除效率由94.48%下降到43.16%,部分原因是降低NOx-的浓度减弱了反硝化作用对VOC碳源的利用。     

固定化排硫硫杆菌对气体中H_2S去除特性

为提高生物滴滤塔净化气体中H_2S的运行效率,分别采用活性炭、陶粒、聚丙烯空心球3种填料,以排硫硫杆菌(Tiobacillus thioparus)接种生物滴滤塔处理含H_2S气体,研究了进气H_2S浓度、气体停留时间等参数对生物滴滤塔去除H_2S性能的影响。结果表明,采用排硫硫杆菌接种生物滴滤塔处理含H_2S气体,挂膜速度快,系统运行稳定且脱硫效率高。3种填料中活性炭填料脱硫效果最好,固定进气H_2S浓度1.5 g·m~(-3),停留时间高于23 s时,H_2S去除率可以达到94.4%以上,H_2S去除负荷达333.16 g·(m~3·h)~(-1)。动力学分析表明,活性炭生物滴滤塔最大H_2S去除负荷为666.7 g·(m~3·h)~(-1),饱和常数为0.87 g·m~(-3)。随着实验的进行,填料塔的压力降会因为生物膜的生长和单质硫的积累逐渐增加,严重时导致气体完全堵塞,需要进行鼓泡反冲以除去积累的单质硫。