ABR-MBR一体化工艺节能降耗措施优化研究

能耗高和膜污染是限制膜生物反应器(MBR)广泛应用的重要因素.为降低工艺运行能耗和延缓膜污染,以厌氧折流板反应器(ABR)-MBR工艺处理生活污水为例,对工艺结构和脱氮除磷运行条件进行优化.结果表明,通过优化ABR-MBR工艺结构,可降低43%的运行能耗,同时可保持较高的COD、NH+4-N、TN和TP去除效果,平均去除率分别为91%、85%、76%和86%.另外,添加颗粒填料可有效延缓膜污染,不过也改变了膜污染的形成过程,膜内部污染物含量显著增多,碳水化合物含量增加,而蛋白质含量减少,碳水化合物/蛋白质比明显增大.最终,增强了MBR反应器的实际应用性能.     

MBR与SMBR脱氮除磷特性及膜污染控制

为提高污水深度处理效能和工艺运行的稳定性,研究以序批式膜生物反应器(SMBR)与传统膜生物反应器(MBR)为对象,对比研究其脱氮除磷特性、缺氧时间对工艺效率的影响及膜污染控制策略,同时应用分子生物学技术对两种工艺中微生物群落结构和组成进行分析.结果表明,间歇曝气能强化系统脱氮,使SMBR工艺去除总氮效果优于MBR,而在氨氮、总磷、COD、浊度去除方面两者无明显差异,去除率分别为94%、78%、80%、97%.延长SMBR工艺缺氧时间对COD、氨氮去除无显著影响,降低了总氮、总磷的去除率,总氮去除率由61%下降到46%,总磷由74%下降到52%.采用间歇曝气和投加一定浓度的粉末活性炭(PAC)均有利于减缓膜污染.微生物群落分析发现,两种工艺中微生物群落结构和组成无显著差异,硝化螺菌属(Nitrospira)和脱氯单胞菌属(Dechloromonas)为系统中的高丰度功能菌群,为工艺高效运行提供了生物学基础.     

间歇曝气MBR处理低碳高氮磷城市生活污水研究

采用间歇曝气膜生物反应器对低碳高氮磷型城市生活污水进行了处理研究.结果表明,在水力停留时间12h、曝气/停曝周期30min/60min和不排泥的运行条件下,可去除90%以上的COD、接近100%的氨氮和80%以上的总氮,但系统对磷基本无去除能力.系统内硝化作用完成得快速且充分,而反硝化作用则是总氮去除的限制性步骤.试验还发现,膜污染速率与反应器内污泥浓度呈正线性关系,污泥浓度越高,膜污染速率越大.     

不同填料对减缓MBR膜污染影响的研究

膜生物反应器(MBR)由于存在膜污染问题,使水通过膜的阻力增加,过滤性下降,导致膜通量下降或跨膜压差升高,增加运行费用,限制了其进一步推广应用.通过向MBR中投加填料可以改善膜组件性能、优化系统运行条件以及改善混合液特性,从而减缓膜污染.重点分析了颗粒填料、悬浮填料和絮凝剂的投加对膜污染减缓的影响,进一步展望了可用于改善MBR系统填料的研发价值以及该工艺在污水处理和中水回用领域的良好前景.     

膜生物反应器中污染物去除途径及膜过滤性能

采用一体式悬浮生长型和附着生长型膜生物反应器(MBR)处理微污染水源水,主要考察了两种MBR对污染物的去除途径和膜过滤性能。结果表明,两种MBR对主要污染物高锰酸盐指数和NH4+-N均有良好的去处效果,去除率分别达到66%和94%以上。悬浮生长型MBR的去除效果稍强于附着MBR,因为前者的生物量要高于后者。两种MBR的生物去除和膜去除对去除效果都有重要贡献,而膜去除是获得良好的出水水质的保证。曝气量对两种MBR的污染物去除效果没有明显影响,一定范围内增大曝气量会提高生物去除的比例。悬浮生长型MBR的膜污染速率要比附着生长型快得多,但运行稳定后,两者的膜比通量大致相当。     

曝气强度对膜生物反应器处理石化废水工艺运行特征的影响

采用膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)处理石化废水,研究曝气强度分别为1.50,3.00 m3/(m2·h)的条件下,MBR对石化废水中主要污染物的去除特征、跨膜压差(Trans Membrane Pressure,TMP)和混合液性质的变化特征。结果表明:在两种曝气强度条件下MBR对COD、NH+4-N及挥发酚等污染物的平均去除率分别为80.74%、80.23%、96.79%和97.55%、99.34%、98.84%,即在不同曝气条件下,曝气强度的变化对MBR的污染物去除性能无显著影响。但随着曝气强度由1.50 m3/(m2·h)增加到3.00 m3/(m2·h),MBR达到设定的最大跨膜压差(TMPMax=25k Pa)的运行时间由11.8 d增加到31.4 d,TMP上升速率降低。通过活性污泥颗粒粒径分析发现:增加曝气强度后,对膜污染影响显著的活性污泥颗粒粒径范围(0~2μm)所占体积比由2.10%减小到1.78%;并且混合液中溶解性微生物产物(soluble microbial product,SMP)和胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)质量浓度分别由24.07 mg/L和15.66 mg/g减小到15.14 mg/L和9.81 mg/g,从而降低了膜污染速率。     

不同生物载体模拟河道反应器的微污染水源水修复研究

分别以弹性填料和AquaMats生态基为载体,比较了2组模拟河道生物反应器启动过程及其修复微污染水源水性能.结果表明,在间歇曝气与逐步增强曝气强度的挂膜启动方式下,悬挂弹性填料的模拟河道反应器运行50d即启动完成,其高锰酸盐指数、氨氮去除率分别高达78.2%、93.5%;AquaMats生态基反应器的高锰酸盐指数、氨氮去除率则在2周后分别达到70%、80%以上.不同曝气方式的影响研究发现,曝气/停曝时间比3h:3h、曝气量250L·h-1工况下,弹性填料生物膜反应器的高锰酸盐指数、氨氮、TN、TP的去除率均优于AquaMats反应器;随着曝气强度减至120L·h-1及曝气/停曝时间比缩短,AquaMats反应器的污染物去除性能逐步提高,表明其在确保一定的污染物去除率的前提下具有低气水比潜力与节能降耗的应用优势.镜检分析发现,弹性填料表面以颗粒物质截留、丝状菌包裹为主,而AquaMats生态基上附着的生物膜微生物群落相对较丰富.研究认为,呈辐射状结构的弹性填料对颗粒态污染物具有较强的截留能力,可实现微污染源水修复系统快速挂膜与稳定运行;而AquaMats生态基内部微孔结构有利于不同功能的微生物富集,可在低气水比条件下强化多种低浓度污染物的协同去除.     

好氧颗粒污泥MBR工艺处理变电站生活污水性能分析

实验对比研究了好氧颗粒污泥膜生物反应器（AGMBR）和传统絮状污泥膜生物反应器（MBR）处理变电站生活污水过程中的膜污染行为及净水性能。以变电站生活污水作为进水,经60 d可以成功培养出好氧颗粒污泥。与传统絮状污泥相比,好氧颗粒污泥能够有效减缓膜污染,尤其是不可逆膜污染。AGMBR水力反洗频率仅为传统MBR的33.3%,30 d连续运行的膜孔阻力仅为传统MBR的69.3%。进一步分析发现,AGMBR反应器中EPS含量显著低于传统MBR,而且EPS中多糖组分含量也远低于传统MBR（仅为MBR的46%）。净水性能对比结果表明,AGMBR对TN和TP有着优异的去除性能,30 d运行平均去除率比传统MBR分别高出37.8%和40.5%。     

曝气强度对AOA膜生物反应器脱氮除磷性能的影响

考察了曝气强度为2.5、3.75和5.0 m3.（m2.h）-1条件下,厌氧/好氧/缺氧序批式膜生物反应器（AOA MBR）对模拟生活污水同时脱氮除磷性能的影响.结果表明,曝气强度对AOA MBR中COD的去除无显著影响,去除效率均在90%以上.氨氮的去除效果随着曝气强度的增加而提高,3个曝气强度下的平均去除率分别为8...     

SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能影响因素研究

SPG膜微气泡曝气生物膜反应器是微气泡曝气与废水好氧生物处理结合的可行方式.本研究采用SPG膜微气泡曝气生物膜反应器处理模拟生活废水,探讨运行条件、SPG膜污染及膜孔结构变化等因素对系统运行性能的影响.结果表明,空气通量、进水有机负荷、填料类型及床层孔隙率对COD去除性能影响较小,各运行条件下COD平均去除率保持在80%～90%.随着空气通量降低或进水有机负荷提高,溶解氧(DO)浓度显著下降,造成氨氮去除性能恶化,其平均去除率可由80%～90%降至20%～30%;同步硝化反硝化过程受此影响,总氮(TN)平均去除率也由30%～40%降至20%左右.此外,采用环形填料并提高床层孔隙率,有助于改善污染物去除性能.低空气通量或高进水负荷条件下,微气泡曝气的氧利用率接近100%.长期运行中,SPG膜表面生物膜生长及有机物累积会造成SPG膜污染,而在线清洗中碱性NaClO溶液侵蚀SPG膜孔结构,使SPG膜的平均孔径及孔隙率显著增大,从而影响SPG膜空气通透性.     

生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺优化研究

为了实现深度脱氮除磷效果,利用生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺进行优化研究,考察了不同HRT和硫铁体积比对系统脱氮除磷的影响.结果表明,MBR池和硫铁自养反硝化滤池的HRT分别在9h和3h条件下,污染物去除效果最佳,63%的COD在生物吸附段被去除,工艺系统平均出水COD、NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN浓度分别为18.9,0.36,0,3.3mg/L,实现了污染物的超低排放.硫铁反硝化滤池的硫铁体积比为3：1条件下,出水TP平均浓度为0.29mg/L;其中大部分NO₃^--N在滤池高度10~30cm处被去除,脱氮速率约为46.1gNO₃^--N/（m³·h）.同时组合工艺在运行期间,采用间歇抽吸方式和较高曝气量能有效减缓膜污染进程.     

生物膜—膜生物反应器脱氮除磷性能

在膜生物反应器中投加聚乙烯悬浮填料,考察生物膜—膜生物反应器对生活污水中污染物质去除效果.结果表明,投加悬浮填料使膜生物反应器去除有机污染物质的能力得到增强,总氮、总磷的平均去除率由45.5%和47.2%分别增至57.4%和71.8%.投加悬浮填料还可以延缓膜污染,膜生物反应器中膜丝比流量在试验结束时为0.1L/(hkPa),而未投加悬浮填料的膜生物反应器中膜丝比流量降至0.036L/(hkPa).     

改进AB工艺脱氮除磷功能试验研究

试验采用一种改进AB工艺 ,旨在提高传统AB工艺城市污水处理厂的氮、磷去除效果。平行对比试验的结果表明 :在不扩充池容的情况下 ,仅在传统AB工艺基础上进行简单的调整 ,改进AB工艺可以较好地缓解传统AB工艺在生物脱氮除磷过程中存在的碳源相对不足问题 ;在保持有机物高效去除的前提下 ,与传统AB工艺、间歇曝气工艺相比较 ,改进AB工艺的TN、TP去除率显著提高 ,分别达到 79 8%和 90 6 1% ,出水CODCr、TN和TP等各项污染指标均能实现达标排放。     

ANAMMOX富集与优化停曝比对MBR-SNAD工艺的影响

采用膜生物反应器（MBR）研究了厌氧氨氧化细菌在富集过程中的活性变化,在启动全程自养脱氮（CANON）工艺中以恒定曝气量,通过优化停曝比实现氨氧化细菌（AerAOB）和厌氧氨氧化细菌（AnAOB）协同脱氮并且有效抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）的活性,然后添加有机物（乙酸钠）逐步启动同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化（SNAD）工艺.结果表明,在厌氧氨氧化细菌富集过程中,通过不断缩短水力停留时间（HRT）提高进水氮负荷的方式强化厌氧氨氧化细菌活性,其平均活性由0.603mgN/（h·gVSS）提高到了8.1mgN/（h·gVSS）;当恒定曝气量为50mL/min,停曝比为4：10（min：min）时,AerAOB和AnAOB对氨氮的去除量分别占总氨氮去除量的58.8%和41.2%,NOB氧化亚硝态氮的量占总硝态氮生成量的15.3%,成功抑制了NOB的活性;当C/N比为0.5,调整停曝比为4：15后,反硝化过程氮去除量占总氮去除率的20.9%,厌氧氨氧化过程氮去除量占总氮去除率的79.1%,实现了AerAOB、AnAOB和反硝化细菌（DNB）协同脱氮的目的.     

Nitrogen and phosphorus removal in an airlift intermittent circulation membrane bioreactor

A new airlift intermittent circulation integrated bioreactor was developed for simultaneous nitrogen and phosphorus removal of wastewater, in which, circulation of mixed liquid between mixing zone and aeration zone was realized by aeration power, alternately anaerobic/anoxic bio-environment in mixing zone was realized by intermittent circulation and simultaneous nitrogen and phosphorus removal was obtained through strengthened denitrifying phosphorus removal process. Removal performance of the reactor was investigated and pollutant removal and transfer mechanism in one operation circle was analyzed. The experiment results indicated that under the influent condition of chemical oxygen demand (COD) concentration of 642.1 mg/L, total nitrogen (TN) of 87.4 mg/L and PO₄^3?-P of 12.1 mg/L, average removal efficiencies of COD, TN and PO₄^3?-P reached 96.4%, 83.2% and 90.5%, respectively, with the hydraulic residence time of 22 hr and operation circle time of 185 min. Track studies indicated that the separation of aeration and mixing zones and intermittent circulation of mixed liquid between the two zones provided distinct biological environments spatially and temporally, which ensured the occurrence of multifunctional microbial reactions.     

Nitrogen and phosphorus removal in an airlift intermittent circulation membrane bioreactor

A new airlift intermittent circulation integrated bioreactor was developed for simultaneous nitrogen and phosphorus removal of wastewater, in which, circulation of mixed liquid between mixing zone and aeration zone was realized by aeration power, alternately anaerobic/anoxic bio-environment in mixing zone was realized by intermittent circulation and simultaneous nitrogen and phosphorus removal was obtained through strengthened denitrifying phosphorus removal process. Removal performance of the reactor was investigated and pollutant removal and transfer mechanism in one operation circle was analyzed. The experiment results indicated that under the influent condition of chemical oxygen demand (COD) concentration of 642.1 mg/L, total nitrogen (TN) of 87.4 mg/L and PO₄^3--P of 12.1 mg/L, average removal efficiencies of COD, TN and PO₄^3--P reached 96.4%, 83.2% and 90.5%, respectively, with the hydraulic residence time of 22 hr and operation circle time of 185 min. Track studies indicated that the separation of aeration and mixing zones and intermittent circulation of mixed liquid between the two zones provided distinct biological environments spatially and temporally, which ensured the occurrence of multifunctional microbial reactions.     

序批式膜生物反应器同时脱氮除磷的比较研究

对比了厌氧-好氧(AO)及厌氧-缺氧-好氧(A²O)2种运行模式序批式膜生物反应器(SBMBR)对模拟生活污水同时脱氮除磷的性能.结果表明,2种运行模式的SBMBR对有机物及氨氮的去除率分别可保持在90%和95%以上.A²O MBR具有更强的释磷能力,其SPRR₃₀(前30min比释磷速率)比AO MBR高出47.5%;但SPUR₃₀(前30min比吸磷速率)却比AO MBR低,这是导致前者膜出水中TP值较后者高的原因之一.2个系统内污泥均有反硝化除磷能力,A²O MBR中DPAO(反硝化聚磷菌)的比例比AO MBR提高了57%;硝酸盐为电子受体时单位电子转移所吸收的磷,前者比后者高30%.这2个因素双重作用的结果导致了A²O MBR反硝化除磷能力的提高.A²O MBR系统曝气时间减半并没有加重膜污染,反而该系统的膜污染相对较轻.膜对有机物有较好的过滤截留作用,污泥沉降性能对SBMBR出水水质影响很小.