板式生物滴滤塔高效净化硫化氢废气的研究

采用营养液分层喷淋、pH分别在线控制(pH 2.5、 4.5、 6.5)的板式生物滴滤塔(plate type-biotrickling filter, PTBTF)净化H₂S废气,考察PTBTF于挂膜启动及稳定运行阶段对H₂S的降解性能.结果表明,PTBTF系统在14 d内即完成挂膜,对浓度为188.6mg·m^-3的H₂S去除率达到100%;在进口浓度100～1000mg·m^-3、空床停留时间(EBRT)28～4 s的条件下,H₂S的去除率可达到99%以上;当H₂S去除率≥90%时, PTBTF系统的最大去除负荷随EBRT(3.3～6 s)的增加而增大,EBRT 6 s的最大去除负荷达到1019.0g·(m³·h)^-1;上、中、下3层填料对H₂S的去除负荷随进口H₂S负荷的波动呈显著变化;通过荧光染色观察填料上的细胞数,发现在挂膜阶段微生物数量增长明显,第125 d上层、中层和下层填料上的菌落数(以干填料计)分别达到了1.29×10⁷、 5.47×10⁸和1.07×10⁹个·g^-1;采用扫描电镜观察填料表面的生物膜,可见上填料层和下填料层的优势菌分别为杆菌和丝状菌;利用变性梯度凝胶电泳初步揭示了系统运行过程中生物群落的演替规律;通过对产物的分析,确定该PTBTF系统降解H₂S后主要产生SO^2-₄和单质硫.     

优势菌群在复合生态床修复景观水体中的强化能力研究

以沸石和煤渣为主要基质构建复合生态床修复景观水体,并筛选驯化优势菌群对修复进行生物强化,以原始土著生物群强化和无生物强化为对比.结果表明,随停留时间延长,土著生物强化与优势菌群强化对NH⁺₄-N、 TN和TP的去除率增加.自然基质系统对NH⁺₄-N去除率最高,其次是优势菌群强化系统;优势菌群对TN的去除率最高,且随停留时间延长有明显提高;原始土著生物强化系统对TP去除率最高.NO^-₂-N延程浓度在自然基质系统中始终最低,优势菌群强化过程中低于土著生物;优势菌群强化延程TN浓度一直减小;原始土著生物强化延程对TP的去除始终强于优势菌群,强于自然基质.优势菌群中大量氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的存在,使基质中硝化作用进行迅速而且彻底,减少了中间产物的积累,促进了不同形态氮的生物去除.优势菌群长时间在系统内保持较高活性,强化对含氮污染物的硝化去除.聚磷菌提高系统对P的去除,多种生物群的协同作用使系统除磷能力进一步增强.     

BACF处理高氨氮进水的硝化与反硝化作用

采用生物活性炭滤池(BACF)深度处理高NH₄⁺-N微污染水源水.结果表明,BACF对NH₄⁺-N的去除率与进水NH₄⁺-N浓度有关,当进水NH₄⁺-N<1.0mg/L时,去除率达95%以上;当进水NH₄⁺-N较高(1.5～4.9mg/L范围)、进水DO≤10mg/L时,去除率随进水浓度的增加而下降,最低降到30%左右.限制生物活性炭滤池硝化作用的主要因素是进水的DO,由于硝化菌与异养菌的共同竞争,在滤床0.4m深度内DO被消耗殆尽,出水DO基本为0(小于0.2mg/L),滤床被自然分成好氧区与缺氧区,在好氧区发生硝化与有机物的降解反应,在缺氧区则发生反硝化反应,由于碳源受限,反硝化反应进行得不彻底,造成滤池出水NO₂^--N升高.在缺氧区内除存在反硝化菌外,还存在好氧的硝化菌与异养菌.     

生物沸石反应器在微污染水源水处理中的应用

首次利用生物沸石反应器去除微污染水源水中的 NH₃^- N、NO^-₂ - N、Mn、有机物、色度、浊度等 .经长期运行测试 ,生物沸石反应器对 NH₃^- N平均去除率可达 93%,对 NO^-₂ - N的平均去除率为 90 %,对有机物可去除 32 %,并提出了反应器的最佳过滤速度为 8～10 m/h,最佳填料填充高度为 600～800 mm.生物沸石反应器具有和生物活性炭、生物陶粒一样的性能 .该技术为微污染水源水质净化提供了一种新材料 ,新途径 .     

生物滴滤塔反硝化净化NO 废气的启动

采用低浓度NO 废气作为气相氮源、硝酸钠作为液相氮源,在序批式活性污泥法反应器(SBR)中的NO 反硝化菌驯化成熟的基础上,研究了生物滴滤塔的启动过程.结果表明,在室温、NO 进气浓度(160mg/m³)、停留时间(EBRT)113s 的条件下,接种驯化成熟种污泥的生物滴滤塔在9d 内完成挂膜.硝酸盐是影响驯化过程中NO 净化效果和N2O 产生量的重要因素,添加适量硝酸盐有助于NO 反硝化菌的正常生长,提高NO 净化效率;但硝酸盐过多时会导致中间产物N₂O 的累积.在滴滤塔挂膜启动期间,循环液吸光度、填料层压力损失与NO 净化效率呈正相关性,可作为衡量生物滴滤塔挂膜启动完成的重要指标.     

生物沸石床污水脱氮效果及机理

研究了生物沸石床对模拟村镇生活污水中各形态氮及COD等污染物的去除效果结果表明,生物沸石床对NH₃^--N去除效果明显且稳定,去除率大于95%,对NO₃^--N的去除则受水力停留时间的影响较大从机理分析,生物沸石对NH₃-N的去除主要依靠化学吸附、离子交换以及生物硝化的协同作用,而对NO₃^--N的去除主要依赖反硝化作用.生物沸石的硝化作用明显,并受溶解氧浓度限制,沸石床中部沸石硝化强度只有表层沸石的1/2;其反硝化能力则随实验条件中C/N的不同而变化明显,当COD/TN=5时,反硝化作用最强,在时间变化规律上,前6h反硝化速率最大.     

生物法处理高浓度H2S废气的现场试验

生物法处理废气的现场中试研究可为工业放大装置的设计和运行提供依据.采用规模为18 m³/h的中试装置现场处理某制药厂污水站含H₂S浓度238.2～891.5 mg/m³的废气,研究对比了生物滤床(BF)和生物滴滤床(BTF)2种工艺对废气中H₂S的去除效果和运行情况.试验表明,当气体空床停留时间(EBRT)为28 s时,在上述浓度范围内,BF和BTF均可几乎完全去除废气中的H2S,且运行稳定;BF的去除率随进口浓度的增加而减小,当EBRT为15 s,进口浓度从243.6 mg/m³增加到584.1 mg/m3时,去除率从95.2%下降到86.3%;BTF的去除率受进口浓度变化的影响较小,当EBRT为9 s时,在试验的浓度范围内,去除率达95%以上;BF和BTF的最大去除负荷分别为138 g/(m³.h)和205 g/(m³·h).床内生物膜中的菌落分析表明,BTF和BF填料表面的微生物都以细菌为主,但前者微生物生长密度高于后者.因此,综合考虑去除性能和运行控制等因素,工业放大装置宜采用BTF工艺.     

臭氧-生物活性炭对南方河网典型污染物的去除特性

以我国南方河网原水中有机物和季节性溴化物(Br^-)为对象,研究臭氧-生物活性炭(BAC)工艺净化过程中有机物相对分子质量(M_r)分布变化及溴酸盐(BrO^-₃)和消毒副产物(THMs)的形成规律.结果表明,原水中M_r在10³以下的有机物(DOC)约占总量的80%,常规工艺主要表现为对M_r >100×10³有机物的去除,出水DOC去除率为8%、 SUVA(UV₂₅₄/DOC)值下降14%;臭氧-活性炭工艺主要去除10³<M_r<5×10³的有机物,但亲水性小分子有机物抑制生物降解作用,出水DOC去除率仅提高至30%、SUVA值下降31%.当臭氧投加量高于2 mg/Ｌ时,臭氧氧化出水中BrO^-₃增加明显,氧化过程原水中Br^-浓度升高BrO^-₃生成量增大;生物活性炭对BrO^-₃的去除率平均仅为13%,且波动较大.与常规处理相比,臭氧-生物活性炭处理后各类THMs均有减少,总量减少40%;但氯量和Br^-对溴代副产物影响大,主要为CHBr₃生成量增加.     

分期布液生物滴滤床净化H2 S废气性能研究

采用分期布液式生物滴滤床净化H2S废气,以实验室驯化的复合微生物菌群挂膜于滴滤床,考察了挂膜启动及不同负荷运行对H2S的降解性能.结果表明,生物滴滤床在进气浓度110～230 mg.m-3,停留时间30 s的条件下,H2S去除率可达到99%,3 d内即完成挂膜.进气负荷对于滴滤床降解性能和微生物种群都有影响.低进气负荷时,净化效率90%,降解作用主要发生于反应器的前段,占85%以上.前段各种类微生物数量上均多于后段,尤其是硫化氢降解菌;进气负荷较高时,前段微生物数量没有明显变化;后段去除负荷增加明显,由0.04 g.h-1增长到0.67 g.h-1.微生物数量由4.5×107个.g-1增长到5.17×108个.g-1.采用扫描电镜观察填料表面,稳定运行时优势菌主要为短杆菌,高负荷状态下,填料表面被大量的代谢产物覆盖.对运行产物分析发现,大部分H2S被氧化为S,只有小部分彻底氧化分解为SO24-.     

曝气-电解生态浮床的净化效果与机理分析

为强化生态浮床对重污染河道水体的净化能力,采用曝气-电解生态浮床联合技术增强生态浮床的净化功能.试验考察了电流密度、曝气量和处理时间对模拟的高氮磷重污染水体的净化潜力,分析了电解反应对填料细菌群落结构组成和浮床水生植物黄菖蒲（Iris pseudacorus）生长的影响.结果表明：在进水NH₃-N浓度为10 mg·L^-1,PO₄^3--P浓度为0.8 mg·L^-1,电流密度为0.74 mA·cm^-2,水力停留时间为3 d的条件下,相比于电解生态浮床和传统的生态浮床,曝气-电解生态浮床有利于水体中NH₃-N的去除（p<0.001）,其NH₃-N浓度下降至（0.92±0.24）mg·L^-1,而电解生态浮床处理的水体NH₃-N浓度为（6.85±0.17）mg·L^-1,传统生态浮床处理水体中NH₃-N浓度高达（8.09±0.40）mg·L^-1,曝气促进了水体中NH₃-N向NO₂^--N和NO₃^--N的转化.电解有利于水体中PO₄^3--P的去除,电解生态浮床处理水体中的PO₄^3--P浓度下降至（0.43±0.02）mg·L^-1,曝气-电解生态浮床处理的水体中PO₄^3--P下降至（0.46±0.02）mg·L^-1,可见,电解促进了PO₄^3--P的去除.从对I.pseudacorus生理生化指标变化分析可知,曝气有利于减弱电解反应对I.pseudacorus的损伤;对基质生物膜的16S rDNA分析可知,电解反应增加了浮床基质中自养反硝化微生物数量.因此,曝气-电解生态浮床是一种有效的净化重污染水体的方法.     

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.     

异养菌与新型填料成膜性及BTF处理屠宰H2S废气

以新型填料上生物膜的微生物种群结构为研究对象,将异养脱硫细菌蜡状芽孢杆菌ZJNB-B3接种到含活性污泥和LEVAPOR新型填料的小试曝气液体反应器,研究此菌在活性污泥及在填料生物膜中的微生物多样性.在属分类水平上的物种分析结果表明,芽孢杆菌属在接种后的填料中相对丰度较高,而在活性污泥样品中相对丰度较低,其在培养了第10d的填料样品中已经达到最大相对丰度.因此该菌与新型填料的亲和性和成膜性较好.将该菌与新型填料应用于生物滴滤塔（BTF）处理屠宰污水站排放的H₂S恶臭废气,风量处理能力为2000m³/h.结果表明,经该菌强化的BTF完成启动的时间比使用普通活性污泥接种的BTF缩短7d.强化的BTF在30d的稳定期试验中,当H₂S进气浓度为4.92~9.54mg/m³时,对H₂S去除率为98%~99%.当进气H₂S在1.0~10mg/m³范围波动时,空床停留时间（EBRT）为10,21,30s时,去除率分别为94%、98%、99%以上,且受进气H₂S浓度波动的影响不大.当进口负荷为0.60~1.14g/（m³·h）时,H₂S去除率稳定在98%以上,H₂S气体排放量低于恶臭污染物排放国家标准.     

生物滴滤塔净化多组分废气的研究

通过生物滴滤塔(biotrickling filter,BTF)净化硫化氢(H2S)、四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(DCM)混合废气,研究其挂膜启动和稳定运行条件下的降解性能.结果表明,混合废气H2S、THF、DCM浓度分别为200、100和100 mg·m-3,空床停留时间(empty bed retention time,EBRT)50～20 s的条件下,H2S和THF的去除率分别能够维持在99%和60%左右,而DCM的去除率随EBRT的缩短从90%逐渐降低至37%左右.利用Michaelis-Menten动力学模型分析得到,理论降解效果为H2S>THF>DCM.     

玉米秸秆发酵浸出液模拟废水发酵产氢的放大实验研究

在20 L的半连续流发酵罐中,以牛粪堆肥为产氢菌源,按照玉米秸秆发酵浸出液的主要成分配制模拟废水,考察和分析了几个关键环境因素对发酵产氢的影响.结果表明,HRT、C/N、Fe²⁺浓度和模拟废水浓度对发酵产氢均有不同程度的影响.在本实验条件下,秸秆模拟废水的氢产量、氢浓度和产氢速率分别为11.80 mol/kg、56%和8.81 L/(L·d),底物转化率大于90%,废水中COD去除率为39.40%.在整个发酵产氢过程,液相主要发酵副产物为丁酸、乙酸和丙酸以及少量的乙醇和丁醇.     

恶臭假单胞菌生物滴滤塔净化甲苯废气的研究

在接近于工业化应用的非稳态条件下,采用恶臭假单胞菌为菌源接种生物滴滤塔,处理含甲苯废气.研究了滤塔的挂膜启动情况与稳定运行阶段抗负荷变化能力,并对滤塔内生物膜微观结构进行了观察分析.在停留时间为54 s和43.2 s,进气甲苯浓度为544～1 044 mg·m-3,环境温度为17～26 ℃的操作条件下,滤塔气体出口检测不到甲苯,最大体积去除负荷为105.35g·(m3·h)-1.结果表明,在非稳定条件下,以未经甲苯驯化筛选的恶臭假单胞菌作为菌源降解甲苯废气是可行的;稳定运行阶段滤塔具有较强的抗负荷变化能力,进气浓度与停留时间的变化不会引起处理性能的下降;通过控制营养液添加间隔可以较好地控制生物膜的快速增长;滤塔内微生物菌落发生了变化,大量微孔结构的存在证明了微孔的吸附是生物膜降解甲苯的重要前提.     

填料筛选与表面改性提高生物滴滤塔除含H_2S废气能力

生物滴滤塔的填料筛选及其表面性质改性优化可增加生物处理能力和系统抗冲击能力,通气比较了常用填料陶粒、鲍尔环、阶梯环,因去除效率较高,化学性质稳定筛选出陶粒为改性的基质,对表面进行FeCl3·6H2O理化高温改性,发现使用改性填料的生物滴滤塔系统H2S去除能力有较大提高,250mm填料高度实验中,在进气浓度1182～4396mg/m3范围内,去除率能稳定在95%以上,随机改变进气浓度153～4184mg/m3,系统均未失效表明其抗冲击能力较好。因而改性填料用于生物滴滤塔去除H2S可行。     

微气泡曝气对生物膜反应器启动运行性能影响

比较了微气泡曝气(MB)与传统气泡曝气(CB)流化床生物膜反应器启动运行性能,以及生物膜形成过程与组成特性.结果表明,启动运行中,MB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别达到90.3%、92.7%和43.4%,而CB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别为79.4%、86.3%和29.3%,MB反应器污染物去除性能优于CB反应器.同时,MB反应器的氧利用率高达94.3%,显著高于CB反应器.MB反应器中生物膜形成速率和稳定生物膜生物量均高于CB反应器,并且所形成的生物膜VSS/SS比值较高而EPS含量较低.因此,微气泡曝气能够加速生物膜形成并获得更高的活性生物量,从而提高生物膜反应器的启动运行性能.     

生物滴滤床净化二甲苯废气的性能研究

分别以大小两种拉西环作为生物滴滤床填料净化二甲苯废气,研究入口负荷、气体停留时间、营养液喷淋密度及营养液中氯化铵的质量浓度对生物滴滤床净化效果的影响.实验结果表明:随着入口负荷的增加,去除负荷也呈增加趋势,但二者并非线性关系.气体停留时间越长,去除效果越好.营养液中氯化铵的质量浓度对去除效果有显著影响,充足的氮源是高去除率的保证.在氮源充足的前提下,营养液喷淋密度对去除效果无显著影响.      

生物滴滤塔中两种优势菌种对高浓度甲苯废气净化对比实验

以陶粒为填料,用分别负载2种单一降解甲苯的优势菌种S1、S2的生物滴滤塔净化高浓度甲苯废气的性能进行对比实验研究,实验结果表明:虽然2种优势菌种同为芽孢杆菌,但是菌种S1在降解能力以及停用后恢复等各项指标中均明显高于菌种S2。当甲苯进口浓度低于5.81 mg/L时,S1菌种的去除率始终保持在90%以上,最高的进口浓度达到10.00 mg/L时,甲苯的去除率也可以达到59.78%。对于S2菌种而言,当最高进口浓度达到5.72 mg/L,甲苯的降解率仅可以达到65.65%。两个滴滤塔在停用后恢复运行时,菌种S1可以在极短的时间内恢复,菌种S2则是规律性的在恢复初期出现降解率最低点,且甲苯降解效率只能恢复到70%~80%。