间歇式气水联合反冲洗生物炭池的试验研究

为合理控制生物炭池的反冲洗过程,改善其整体运行性能,试验以反冲洗出水浊度、反冲洗前后有机物的去除率和炭池的生物量、生物活性的变化等为评价指标,比较分析3种不同的气水联合反冲洗方式对生物炭池运行效果的影响.结果表明,间歇式气水联合反冲洗更适合于生物炭池,反冲洗后生物活性明显升高,比反冲洗前增加了62.5%;而气+水的反冲洗方式和气水混合+水冲的反冲洗方式的生物活性增加率为55.6%、38.5%.间歇式反冲洗308h后,反应器能恢复运行性能,UV254去除率达60.0%.反冲洗出水的类富里酸荧光峰很弱,而以低激发波长类色氨酸(峰S)和高激发波长类色氨酸(峰T)为主,这来源于被冲刷下来的微生物残片.三维荧光光谱也表明,间歇式气水联合反冲洗容易将微生物残片冲刷干净.     

炭池生物量在反冲洗前后的变化规律

适当的反冲洗是保证生物活性炭滤池正常运行的关键。反冲洗的主要目的是要控制和维持滤料上生物量在合适的范围。试验发现,反冲洗过程中去除的生物量主要是悬浮生物量,炭池在反冲洗过程中需要认真控制附着生物量的损失。     

BAF处理焦化尾水和钢厂杂排水的研究

结合4万m3/d污水处理及回用工程的调试实践,对采用曝气生物滤池技术处理焦化尾水和钢厂杂排水的处理效果进行研究。结果表明:曝气生物滤池有一定的抗有机负荷冲击能力;对SS的去除效果好;进水有机负荷的大小是影响氨氮去除效果的一个重要因素;B/C是曝气生物滤池降解有机物效果好坏的重要因素。根据调试中实际操作情况确定:水反冲洗强度为5.83 L/(m2.s);气反冲洗强度为16 L/(m2.s);反冲洗周期为5 d,各反冲阶段时间分配:气洗时间为5 min,气水联合洗时间为3 min,水漂洗时间为5 min,反洗后,大约6 h出水恢复到反洗前的处理效果。     

曝气生物滤池反冲洗的特性

试验根据曝气生物滤池区别于普通给水滤池的特点,从反冲洗方式、反冲滤床形状等方面进行深入地对照研究.结果发现在相同的反冲条件下,在反冲方式的对照中,脉冲反冲洗具有远大于气水连续反冲洗的效能;在滤池池型的选择中,扩展流池型曝气生物滤池较均匀流池型曝气生物滤池易于洗净和生物滤层的恢复.最后优化组合了反冲方式和滤池池型,即脉冲反冲方式与扩展流曝气生物滤池组合后,对应既定的运行工况,确定了最佳的反冲运行参数为:气冲强度8～10L/(s·m² )、水冲强度2～4 L/(s·m² )、反冲时间5min.     

强化除磷曝气生物滤池反冲洗优化及其污泥特性

为探讨BAF(曝气生物滤池)最佳反冲洗强度及其选择依据,以某处理石化二级出水的强化除磷BAF为研究对象,采取不同的反冲洗强度进行气-水联合反冲洗,探讨反冲洗过程中出水污泥量峰值出现时间、污泥的SOUR(比好氧呼吸速率)变化、反冲洗前后微生物量和微生物脱氢酶活性(DHA)的变化以及反冲洗后的恢复效果,并对反冲洗强度参数的选择进行了优化. 结果表明:在该研究条件下,采用气洗〔强度为12 L/(m2·s)〕4 min,气-水联合洗〔气洗强度为12 L/(m2·s),水洗强度为6 L/(m2·s)〕5 min,最后用清水漂洗9 min的反冲洗方式,排水中污泥的ρ(SS)可在最短时间(3 min)达到峰值;反冲洗排水中污泥的SOUR较低,平均值为0.5 mg/(mg·h);距离底端进水口1.3和2.2 m处的滤料层微生物的量损失较小,分别为4.4%和5.3%,其相应微生物的活性有所增加. 研究显示,该条件下反冲洗可有效清除滤料颗粒间所截留及滤料表面脱落的老化生物膜,并可保留适量活性较高的生物膜,强化了传质条件,反冲洗后对污染物的处理能力能恢复迅速.      

曝气生物滤池反冲洗污泥特性研究

研究了曝气生物滤池(BAF)反冲洗污泥的生物相组成、生物活性、沉降特性及絮凝性能。结果表明,BAF反冲洗污泥具有较强的生物活性和絮凝性能,将其作为生物絮凝剂预处理生活污水时,最佳投加量为0.05～0.1体积比(反冲水占混合液体积比),对污水中COD和SS的去除率分别为21.2%～26.8%和34.2%～37.5%,能够达到预处理目的。     

曝气生物滤池处理矿区生活污水中反冲洗强度的控制研究

影响上向流曝气生物滤池反冲洗效果因素包括冲洗强度和冲洗时间等。针对矿区生活污水特点,对矿区生活污水厂的曝气生物滤池进行了反冲洗强度及其控制的研究。研究结果表明:采用负压脉冲方式反冲洗滤池,运行周期为48 h,平均水力反冲洗强度、速度梯度、反冲洗所需水量及水冲洗时间为26.25L/(m2/s)、649.4 s-1、43.4 L和169 s时,可实现滤床的快速更新,反冲洗耗水率为1.45%,效果明显。     

两段错向流曝气生物滤池处理生活污水

采用半柔性填料和酶促好氧填料的两段错向流曝气生物滤池(TUDBAF)处理生活污水,考察了试验启动阶段水力停留时间对SS、COD和NH3-N的去除效果的影响,并分析了反冲洗对BAF U段生物膜活性的影响。结果表明:在水力停留时间6.5~13.0 h条件下,SS和COD的去除率随水力停留时间的增加而增大,且其去除率分别达91.6%和83.6%以上;反应器对氨氮的去除主要集中在BAF U段,该段对氨氮的去除占总去除率的70%以上;BAFU段采用气水联合反冲洗过程中可以出水TSS浓度(708mg/L)作为该段反冲洗的终点。     

A~2/O-BAF系统反冲洗出水水质变化特征

针对城镇污水处理升级改造技术需求,建立一套中试规模"厌氧/缺氧/短时好氧-曝气生物滤池(A2/O-BAF)工艺",重点研究了反冲洗对BAF单元出水水质的影响。BAF池反冲洗周期为5~7 d,反冲洗方式为"气冲-气水联冲-水冲",其中,气冲10 min,气水联冲3 min,水冲3 min;该模式具有反冲洗时间短、反冲洗用水量少、操作简单等特点。在反冲洗过程中,反冲洗水的SS、COD、氨氮、总磷浓度均呈现先上升后下降的规律,说明滤料层截留的悬浮物和老化生物膜得到充分冲洗。在反冲洗1~2 d后,BAF单元出水水质恢复正常。实验表明:在该设计反冲洗模式下,可保持A2/O-BAF工艺处理效果稳定。     

反冲洗措施改善垂直潜流人工湿地水力特性的研究

人工湿地污水处理工程中难以解决的问题之一是湿地基质堵塞,本研究尝试用反冲洗措施解决此问题。采用不同反冲洗方案研究了反冲洗措施对人工湿地堵塞程度的改善效果,同时分析了反冲洗措施对垂直潜流人工湿地污染物去除效果的改变和水力特性的影响。结果表明,反冲洗措施对解决垂直潜流人工湿地的堵塞有明显地改善;人工湿地发生淤堵使COD去除率下降,反冲洗后随着实际水力停留时间的延长,COD去除率较反冲洗前有所提高;在几种反冲洗方案中,气水联合反冲洗方案在单位面积流量为8～10 L(/m.2s),反冲洗时间为5~7 min时反冲洗效果最好。     

鼠李糖脂强化生物滴滤塔去除乙苯废气效能及菌群结构研究

对添加表面活性剂鼠李糖脂后生物滴滤塔(BTF)去除乙苯废气的效能及滴滤塔中微生物16S r DNA高通量测序结果进行分析,探讨了鼠李糖脂对生物滴滤塔处理有机废气效能的影响机理.结果发现:鼠李糖脂在浓度为21.6 mg·L~(-1)时对微生物生长的促进作用尤为明显,BTF2(添加鼠李糖脂)和BTF1(对照)在挂膜启动期间生物量都呈现出逐渐增加的趋势,添加鼠李糖脂的BTF2在第35 d时生物量比BTF1增加了39.62 mg·g-1.BTF2的挂膜启动时间比BTF1缩短了5 d,并且系统挂膜稳定后对乙苯废气的去除率提高了12%.BTF1和BTF2的微生物群落组成基本相同,主要优势菌群是变形杆菌门.在BTF1系统中,变形杆菌门占62.3%;在BTF2系统中,变形杆菌门占81.9%.在属水平上,BTF1下层系统的主要优势菌属占45.7%,在BTF2下层系统主要优势菌属占73.4%.研究表明,在BTF系统中添加鼠李糖脂可以促进优势菌的富集生长,缩短系统启动挂膜时间,强化BTF系统对乙苯的降解,并提高BTF的去除效率和稳定性.     

Application of a novel backwashing process in upflow biological aerated filter

To improve the efficiency of backwashing in upflow biological aerated filter (BAF), a novel backwashing process named air-water siphon backwashing (AWSB) was proposed and applied on laboratory scale. The effects of backwashing on turbidity and suspended solid (SS) in backwashing efluent using this new backwashing process were compared with those of traditional backwashing process, namely air-water backwashing (AWB). In AWB, the turbidity of backwashing efluent maintained 100 NUT when consumed 60 min and 10....     

生物膜脱氮滤池的微生物群落结构特性

为探究生物膜脱氮滤池脱氮效能差异的微生物因素,设置组1(包括接种污泥、稳定期滤料、反冲洗后滤料微生物变化)和组2(包括反冲洗前滤料、反冲洗后不同时间段滤料微生物变化)两组实验,通过高通量测序,研究不同阶段微生物群落结构、丰度和多样性的分布情况.结果表明:接种污泥与滤料表面微生物群落结构和多样性在门水平下差异不大,但在属水平下差异显著,而相对丰度在两种分类水平下始终差异显著.反冲洗后0～4 h滤料表面微生物的OTU数目、Shannon指数、Chao1指数变化,在滤池30 cm处先升后降,而在60 cm处曲折上升,也即二者的微生物丰度和多样性变化趋势.反冲洗前后Proteobacteria始终占主导地位,相对丰度为79%～90%,Proteobacteria中Betaproteobacteria占主导优势,反冲洗后Betaproteobacteria数量相对减少,后逐渐恢复.总反硝化优势菌属相对丰度在反冲洗1 h后30 cm处由78%左右下降到70%左右,60 cm处由68%左右下降到64%左右,此时出水总氮达到最高值7.7 mg·L~(-1),之后总反硝化优势菌属及出水TN浓度逐渐恢复至正常水平,这种消长变化表明滤池脱氮效果与总反硝化优势菌属相对丰度密切相关,滤池运行状态的改变使得反硝化优势菌属的群落结构差异显著.     

石榴石滤料的过滤性能及反冲洗试验研究

石榴石作为一种新型矿物滤料在净水处理方面具有强大的竞争力和广阔的应用前景.通过对石榴石滤料进行过滤及反冲洗试验,研究其截污除浊性能、水头损失变化规律及对有机物的去除效果,并与传统的石英砂滤料做对比,同时探讨了石榴石滤料的适宜反冲洗强度范围及气水反冲洗运行参数.结果表明:在滤速为8 m/h的条件下,与石英砂滤柱的过滤效果相比,石榴石滤柱滤后水的平均浊度下降0.3 NTU,有机物平均质量分数下降5%,但其平均水头损失增长率为1 cm/h;在截污除浊及去除有机物方面,石榴石滤柱在60 cm滤层厚度处与石英砂滤柱在85 cm滤层厚度的去除效果十分接近,因此其能有效减少滤料体积,从而节省滤料及节约设备投资.在不同滤速下,水头损失是限制石榴石滤柱过滤周期的主要因素;石榴石滤料适宜的气反冲洗强度范围为14~16 L/（s·m2）,水反冲洗强度范围为5~7 L/（s·m2）,其气水反冲洗的最佳运行参数为气洗强度16 L/（s·m2）、水洗强度7 L/（s·m2）、气水联合反冲洗4 min、单独水漂洗7 min.其中,气反冲洗强度对石榴石滤料的反冲洗效果影响最大.研究显示,相较于传统石英砂滤料,石榴石滤料具有高过滤性能、低滤料体积的特点,在水处理滤料的应用方面显示出一定的优势.      

在线NaClO反洗对倒置A2O-MBR系统微生物群落的影响

为研究在线NaClO反洗对MBR系统微生物群落结构的影响,采用倒置A2O-MBR反应器分别经历稳定期、在线纯水反洗及在线NaClO反洗阶段,监测系统运行效果、膜污染状况以及微生物群落结构特征.结果表明,在线NaClO反洗阶段反应器对COD、氨氮、TN等的去除效果与反洗前相差无几.在线纯水反洗后平均膜污染速率较稳定期有所降低,而在线NaClO反洗阶段膜污染速率增加,EPS浓度最高,膜污染加剧. Chao指数、Simpson指数和Shannon指数结果表明,在线NaClO反洗后好氧池污泥的微生物多样性几乎不变,而滤饼层污泥的种群丰度略微升高,但微生物的种群多样性明显降低.好氧池和滤饼层污泥的微生物种群主要以变形菌门(Proteobacteria)为主,其次是拟杆菌门(Bacteroidetes).经在线NaClO反洗后,好氧池污泥的变形菌门和拟杆菌门种群相对丰度变化很小,而滤饼层污泥的种群组成变化明显,对氯消毒剂有一定抵抗性的变形菌门从53. 4%增加到77. 8%,而拟杆菌门从33. 4%减少至14. 5%.经在线NaClO反洗后,好氧池和滤饼层在科水平微生物群落分布上十分相似,固氮螺菌科、丛毛单胞菌科等相比NaClO反洗前明显增加,那些能够耐受NaClO处理的微生物种可能是在线NaClO反洗阶段膜污染加剧的主要原因.     

新型聚乙烯填料生物滴滤床净化硫化氢气体运行特性

研究高密度聚乙烯改良型拉西环填料按其不同规格分层填充后生物滴滤床去除硫化氢气体的运行特性.126d的长期运行试验结果表明,该反应器具有压降低、负荷沿塔高分布均匀的显著优点.在去除率90%时,气体停留时间最短为12s,入口负荷最大为110g/(m3·h),反应器最大去除负荷为84g/(m3·h).底层去除比率在37%～55%之间,负荷在2层填料间分布均匀.整个长期运行期间反应器压降一直低于280Pa/m,反冲周期大于2个月,长期运行底层未发生生物量积累,稳定运行时压降的变化可以作为反应器反冲的监控指标.故障恢复试验表明,反应器在停止供应气相基质6d后,去除率恢复到95%仅需1d,喷淋液pH的剧烈变化对于反应器具有明显的不良影响.     

生物滴滤塔降解甲苯废气长期运行生物膜相特性研究

分析生物滴滤(BTF)长期运行过程生物量积累和分布规律、生物膜相特性变化,旨在探讨生物膜相特性变化与体系运行性能恶化的相关作用效应.结果表明,生物滴滤塔运行130 d后呈现出降解性能恶化的趋势,生物膜厚度和床层压降逐渐增加,且生物膜呈现出非均匀性分布,填料层上、下半段孔隙率已从启动期的85%和82%分别降低至65%和40%,表征生物膜平均代谢活性的AWCD值也明显降低,表明生物膜出现老化现象.生物膜胞外多聚物(EPS)总分泌量和蛋白质含量运行后期分别约为前期的2倍.蛋白质与多糖比值(PN/PS)逐渐从0.3增至0.95;生物膜表面疏水性与PN/PS值呈正相关,也相应从33%增为73%;EPS的平均分子量呈现减小的趋势;FTIR分析结果进一步表明,EPS的主要化学成分发生了变化.EPS分泌量和主要成分的变化可能是导致反应体系运行性能恶化的本质原因之一.上述结果可为从本质上解决生物滴滤体系长期运行面临的填料层堵塞和运行性能恶化等共性技术难题奠定基础.