生物流化床中生物膜特性与反应器效率的关系

综述了生物流化床处理有机废水时生物膜的特性及其对反应器效率的影响。包括反应器中生物膜的形成及影响生物膜形成的因素；生物膜的活性及膜厚，基质浓度和不同种群微生物在生物膜中的分布对其活性的影响；生物膜的传质特性，生物膜厚度与反应器效率的关系；生物膜的脱膜及其数学模型；提出了生物流化床今后的研究重点。     

废水生物处理中生物膜的形成及动力学模型研究进展

综述了生物膜法处理废水中生物膜的形成及其动力学模型。概述了反应器中微生物的固定化即生物膜的形成过程;影响生物膜形成的因素,生物膜的结构及其对生物膜中生化反应和传质过程的影响;并叙述了几种典型的生物膜模型;提出生物膜法废水处理以后的研究重点。      

悬浮填料SBBR处理低C/N比生活污水的脱氮研究

该试验在SBR反应器填充具有三层结构和比表面积较大的聚丙烯生物膜载体,形成序批式生物膜反应器(SBBR)。采用模拟生活污水稳定运行,确定工艺的最佳运行工况,研究SBBR系统对低C/N比生活污水中COD、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总氮的处理效果,同时对SBBR反应器中的氮降解过程进行分析及脱氮特性进行机理探讨。     

城镇污水管道系统甲烷产排特性及发生机制

城镇污水管道系统中产生的甲烷是城镇碳排放的主要来源之一,深入研究污水管道系统中甲烷的产排特性及发生机制对城镇污水提质增效和碳减排至关重要。综述了城镇污水管道系统中甲烷产排的研究现状,分析了甲烷产排的主要影响因素及发生机制,归纳了污水管道系统中甲烷产排的模拟评估方法。结果表明:污水管道内部环境、水质特性、水力条件等是影响甲烷产排的主要因素;生物膜-管道沉积物-污水多相界面的生化反应和传质过程是造成甲烷产排特性差异的关键原因;耦合管道水动力、颗粒物沉降过程、生化反应动力学、构建污水管道系统甲烷产排模型并应用于污水管道系统的甲烷排放测评与控制,是今后研究的发展方向。     

膜曝气生物膜反应器生物脱氮研究进展

膜曝气生物膜反应器（MABR）是一种新型生物污水处理技术,具有氧传质效率高、底物氧气异向传质等特点,在污水高效脱氮、节能降耗、污泥减量化等方面优势明显,近年备受关注。近20多年的研究中,系列研究工作对影响MABR运行效果的气体传质、物质传递及微生物群落结构等因素进行了深入探索,在工艺控制与优化、反应器设计与改进、脱氮工艺过程模型开发与模拟等方面取得较大进展突破。随着膜材料的不断改进和全面应用,MABR技术具有良好的工程实践前景。     

一体化生物处理反应器处理农村生活污水研究概况

农村生活污水具有不同于城镇生活污水的特点,主要表现为排放点分散、有机物和氮磷含量高和水质水量波动大。一体化生物处理反应器处理农村生活污水的研究包括2个方面,即传统的单一工艺的一体化生物处理反应器,如SBR反应器、一体化OCO反应器、一体式膜生物反应器等;各种工艺组合的一体化生物处理反应器,包括活性污泥法与厌氧/缺氧工艺的结合、生物膜法与厌氧/缺氧工艺的结合。建议应结合农村地区的实际情况选择合适的一体化生物处理反应器。     

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。     

紫外光降解对生物过滤塔去除氯苯性能的影响机制研究

紫外-生物过滤联合工艺中的紫外单元促进了后续生物过滤单元的氯苯去除性能.为了进一步揭示紫外光降解对生物过滤塔运行性能的影响机制,本研究系统分析了紫外光降解对生物过滤塔填料层pH、生物膜特性和填料层结构特性等方面的影响.结果表明,氯苯紫外光降解产物导致了生物过滤单元填料层pH的下降(从pH 6～8降至pH 4～7);另外,紫外单元产生的臭氧降低了生物过滤单元生物膜厚度和生物膜的EPS含量,改善了生物膜的特性,提高了氯苯和营养物质在生物膜内的传质效率.同时,臭氧可以有效控制生物量过量积累,增加了填料层的比表面积(从784 m2.m-3增加至880 m2.m-3),优化了填料层的结构特性,提高了污染物的反应速率.上述各方面的综合作用最终促进了生物过滤单元的氯苯去除性能.     

混凝土生态膜法处理生活污水的试验

混凝土生态膜污水处理工艺的循环挂膜过程,综合考察了混凝土膜片表面生物膜的生长变化情况、细菌数量及其微型动物的组成演化。生物膜成熟以后,投加实际生活污水连续运行。对混凝土生态膜上附着生长的生物膜及其物理化学作用处理生活污水进行了实验研究,初步探讨了其除污机理。该系统连续稳定运行90天,对有机物处理效果稳定、抗冲击负荷能力较强,出水水质稳定。     

LTPM废塑料填料性能及处理污水的试验研究

以废塑料瓶为原料制备了未改性束状填料和低温等离子体改性(LTPM)束状填料,分析了2种填料的性能;并将2种填料用于生物膜反应器处理生活污水,研究了其去污能力。AFM分析结果表明,低温等离子体改性明显增加了塑料表面的粗糙度;FTIR及亲水性分析结果表明,低温等离子体改性后,在废塑料表面引入了羰基、羟基等亲水性基团,塑料表面的亲水性明显增强。挂膜时,改性填料上生物膜厚度和生物膜量明显大于未改性填料。含改性填料的生物膜反应器对污水中COD和氨氮的去除效果,明显优于含未改性填料的生物膜反应器。研究既有效处理了污水,又可实现固体废物的资源化利用,研究成果具有一定的推广应用价值。     

膜曝气生物膜反应器数学模型的研究进展

污(废)水处理与资源化是控制水体污染、缓解水资源短缺的重要手段。高效的污水处理工艺是实现污水处理与资源化的关键。膜曝气生物膜反应器(membrane-aerated biofilm reactor, MABR)是一种集膜技术和生物膜技术于一体的新型污水处理技术,具有氧传质效率高、同步除碳脱氮等优势,因此在污(废)水处理领域得到广泛研究与应用。MABR数学模型是依托于数理逻辑方法的系统定量描述,对于深入解析MABR系统运行机理、优化工艺参数具有重要意义。通过回顾MABR数学模型的发展历程,从底层逻辑出发归纳概括了MABR数学模型涉及的主要过程(包括MABR传质过程模型和MABR反应过程模型);分析了MABR模型研究中的关键影响参数;总结了现有MABR模型研究中存在的问题,并对今后MABR数学模型的研究方向进行了展望。     

环境功能材料界面性质对生物膜形成过程与代谢功能的调控机制

材料表面生物膜形成对环境与人类生产的影响纷繁复杂,关于环境功能材料与微生物之间的界面作用关系尚无系统阐述。介绍了材料表面生物膜的形成过程,重点解析了材料表面疏水性、形态特征、表面电荷、磁性、物质释放与电子传递等物理化学性质对生物膜形成的调控机制;综述了材料对生物膜微生物群落结构与代谢功能的影响,并且论证了不同环境功能材料与生物膜在水处理系统、废气生物处理和土壤生态修复领域协同降解污染物的潜在机制和应用情况;最后展望了材料与微生物相互作用的未来研究方向。拟为环境功能材料表面生物膜的形成与控制调控,充分发挥两者协同作用以及定向指导材料合成提供理论和技术支撑。     

Biofilm structure and its influence on clogging in drip irrigation emitters distributing reclaimed wastewater

Using reclaimed wastewater for crop irrigation is a practical alternative to discharge wastewater treatment plant effluents into surface waters.However,biofouling has been identified as a major contributor to emitter clogging in drip irrigation systems distributing reclaimed wastewater.Little is known about the biofilm structure and its influence on clogging in the drip emitter flow path.This study was first to investigate the microbial characteristics of mature biofilms present in the emitters and the effect of flow path structures on the biofilm microbial communities.The analysis of biofilm matrix structure using a scanning electron microscopy (SEM) revealed that particles in the matrix of the biofilm coupled extracellular polysaccharides (EPS) and formed sediment in the emitter flow path.Analysis of biofilm mass including protein,polysaccharide and phospholipid fatty acids (PLFAs) showed that emitter flow path style influenced biofilm community structure and diversity.The correlations of biofilm biomass and discharge reduction after 360 h irrigation were computed and suggest that PFLAs provide the best correlation coefficient.Comparatively,the emitter with the unsymmetrical dentate structure and shorter flow path (Emitter C) had the best anti-clogging capability.By optimizing the dentate structure,the internal flow pattern within the flow path could be enhanced as an important method to control the biofilm within emitter flow path.This study established electron microscope techniques and biochemical microbial analysis methods that may provide a framework for future emitter biofilm studies.     

曝气生物滤池及其研究进展

介绍了曝气生物滤池的特点、结构形式和应用情况 ,综述了曝气生物滤池研究在有机物和SS去除、硝化反硝化、除磷、生物膜处理机理以及反应动力学等方面的最新进展 ,指出曝气生物滤池是符合我国国情的新型固定模生物处理技术 ,应加大研究力度 ,迅速使之国产化并投入使用。     

SPG膜曝气-基因工程菌生物膜反应器处理阿特拉津废水研究

膜曝气-生物膜反应器(MABR)是一种新型的膜-生物废水处理工艺,在MABR中采用基因工程菌生物膜可以强化难降解污染物的生物去除.本研究在SPG膜表面形成基因工程菌生物膜,运行SPG膜曝气-生物膜反应器(SPG-MABR)处理阿特拉津废水,考察了气压、挂膜生物量和液体流速对SPG-MABR运行性能的影响,以及基因工程菌生物膜的变化.结果表明,提高气压可以增大透氧系数,从而提高阿特拉津和COD的去除速率以及复氧速率.提高挂膜生物量能够加快阿特拉津和COD的生物去除,但生物膜厚度增加使得氧传质阻力增大,复氧速率降低.层流状态下减小SPG-MABR中的液体流速,有利于污染物向生物膜扩散传质,从而提高污染物去除速率.气压为300 kPa、生物量为25 g·m-2、液体流速为0.05 m·s-1时,SPGMABR反应器对阿特拉津5 d的去除率可以达到98.6%.在SPG-MABR运行过程中,基因工程菌生物膜呈现微生物多态化趋势.生物膜表面逐渐被其他微生物细胞覆盖,基因工程菌分布减少,生物膜内部仍以基因工程菌细胞为主.     

微藻生物膜营养环境对微藻生长和油脂积累影响

以琼脂凝胶作为微藻营养物质的供给源层,微孔滤膜作为微藻生物膜吸附基质,构建了源层/基质层双层结构光合微藻生物膜反应器,研究了微藻生物膜营养环境对微藻生长和油脂积累的影响,实验表明：当琼脂浓度从0.125%（W/W）升高到8%时,生物膜含水量从0.62减少到0.25g,微藻细胞直径从3.87减小到3.35μm,微藻生物膜厚度从91.23降低到62.33μm,单位厚度生物膜内含水量降低40.49%,CO₂和光向生物膜内部传递阻力减小,为光合反应提供充足碳源和光照,微藻生物膜密度从40.56提高了45.86%至59.16g/m²,微藻油脂产量提高了63.39%.     

循环水流-浮床种植法处理生活污水的试验研究

研究利用循环水流一浮床种植美人蕉系统处理生活污水的效果。在 1个反应单元中高效率去除COD、N、P是该系统的基本特征 ,相对较短的水力停留时间 (HRT)是该系统的另一个基本特征。研究中循环水流的作用主要体现在 3个方面 :(1 )提高了根系表面生物膜的活性 ,(2 )提高了污染物的传质效果 ,(3)有利于水体表面复氧。试验结果表明 ,COD、TN、TP的去除率分别达到 90 %、80 %、80 %以上     

不同C/N对半悬浮生物填料的同步硝化反硝化过程的影响

研究了不同的C/N比对半悬浮生物填料同步硝化反硝化(SND)过程的影响,并尝试找出能够实现完全脱氮的最佳C/N比.半悬浮生物填料生物膜反应器采用一种新颖的DO微电极技术展开试验,其结果从物质传递和分子生物学角度来阐明SND效率的差别.结果表明,物质传质和微生物的因素对SND效率有联合作用,生物膜的生物量、生物膜的结构和厚度及EPS在SND过程中有着重要的作用.使用半悬浮生物填料明显提高生物膜反应器内的生物多样性,它可以在C/N比20的条件下运行8 h后实现总氮的去除.