缺氧-好氧移动床生物膜反应器处理低温生活污水效能

为解决冬季冰封期城市污水处理厂出水水质难于达标的问题,基于移动床生物膜反应器(MBBR)处理效率高及抗负荷能力强等特征,采用缺氧-好氧移动床生物膜反应器处理低温生活污水,重点考察了其对低温生活污水的处理效能及其影响因素.结果表明:在8 ℃的低温,好氧MBBR内悬浮型填料填充比为40%,水力停留时间为(HRT)6 h,ρ(DO)为7～8 mg/L的条件下,该工艺对COD_Cr和NH₄+-N的去除效果最佳,二者的去除率分别达到88.70%和65.72%;当缺氧MBBR内悬浮型填料填充比为50%,内循环回流比为200%时,TN的去除率可达65.65%,此时,整体反应器对COD_Cr和NH₄+-N的去除率分别为90.70%和71.65%.结果还表明,由常温转为低温环境后,缺氧-好氧MBBR的处理效率有所下降,但通过调整反应器内填料的填充比,ρ(DO)和HRT等参数,可保证对COD_Cr和NH₄+-N的去除仍具有较好的效果.      

污水厂尾水MBBR反硝化深度脱氮填料比较

针对污水处理厂尾水中NO-3-N含量高的特点,采用移动床生物膜反应器(MBBR)对其进行反硝化深度脱氮,并对填料效能进行比较.结果表明:在p H值为7.2~8.0、温度为24~26℃、HRT为12 h、甲醇投加量为25.5 mg·L-1、填料填充率为30%、进水TN浓度为7.5~13.3 mg·L-1、NO-3-N浓度为2.2~12.4 mg·L-1的条件下,MBBR采用聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯泡沫体和陶粒4种填料,均有较好的脱氮效能,其中,聚丙烯填料MBBR的脱氮效能最优,其TN、NO-3-N平均去除率分别达45.3%和76.3%,出水TN、NO-3-N最低为2.4 mg·L-1和0.2 mg·L-1,最大反硝化速率可达10.6 g·m-2·d-1(以NO-3-N计).三维荧光图谱分析表明,各填料MBBR进水和出水中均含有SMP和BOD5,陶粒和聚丙烯填料MBBR对其去除效能较优.     

生物膜处理城市河道污染水体的挂膜试验研究

以城市河道污染水体为研究对象,通过水体中土著微生物的富集过程,利用自行设计的生物接触氧化装置进行动态挂膜试验研究。讨论了挂膜过程系统对污染物去除效果的变化、生物膜及其生物相的变化;同时考察了填料上SS以及VSS的变化;分析了影响填料挂膜的各种因素,提出了判断生物膜成熟的依据。     

基于响应面法的流化床生物膜反应器运行条件优化

采用自主设计的流化床生物膜反应器(FBBR)处理城市生活污水,主要研究了不同构型填料、填充率和不同进水C/N比下反应器的启动效能,采用响应面法对稳定运行期的有机负荷、曝气量、水力停留时间进行优化,并分析了不同阶段的微生物群落特征.结果表明,启动期间,填充率为40％时,MFD填料上生物量较多,挂膜时间较短,最大生物量为6...     

填充率对悬挂链曝气式接触氧化工艺的影响研究

采用悬挂链曝气式接触氧化工艺在不同的填料填充率时处理城市河道污水,应用磷脂法、TTC-脱氢酶活性法和MPN法研究了载体表面生物膜特性,考察了填充率对生物膜特性和水质净化效果的影响。结果表明:在20%~80%之间,填充率越大,缺氧区内单位体积填料上生物膜量越多,好氧区内单位体积填料上生物膜量越少和活性越低,水质净化效果越好;填充率由40%提高到60%后,缺氧区和好氧区内生物膜特性明显改变,系统对NH4+-N和TN的去除率有很大提高,COD和TP的去除效果提高平缓;填充率为80%时,对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率最好,分别达到75.9%、78.42%、72.5%和51.7%。     

AMBBR工艺处理城市污水

通过对厌氧移动床生物膜反应器处理南方热带亚热带地区城市生活污水的试验研究,采用好氧-厌氧两个阶段进行挂膜试验以缩短挂膜时间,探讨了水力停留时间(HRT)、pH值、填料填充率对反应器处理效果的影响。试验结果表明:在HRT为12 h,进水ρ(COD)为300 mg/L,ρ(氨氮)为15 mg/L,50%的填料填充率,pH=7的工艺条件下,装置对COD去除率为51.2%,对氨氮去除率为40.8%,对TN去除率为38.1%。     

MBBR处理油页岩干馏废水不同挂膜方式的性能比较

为实现生物膜反应器的快速启动和稳定运行,对MBBR处理油页岩干馏废水的不同挂膜驯化方法进行了优化。分别采用2种挂膜驯化方式进行:方法1先用模拟生活污水对填料进行挂膜,然后用以模拟生活污水稀释20倍的油页岩干馏废水对生物膜进行驯化;方法2直接采用模拟生活污水稀释20倍的油页岩干馏废水进行连续流挂膜驯化。实验结果表明:在相同运行阶段,方法2的生物膜量增长情况优于方法1,第35天方法1和方法2的生物膜量分别为941,1628 mg/L;从脱氮除碳情况来看,方法2启动和稳定运行所需的时间更短,处理效果也优于方法1;生物相及扫描电镜图像分析显示,与方法1相比,方法2中的生物膜结构更加紧实,微生物排列更为紧密、数量更多。因此,直接采用以模拟生活污水稀释20倍的油页岩干馏废水进行连续流挂膜驯化是MBBR处理油页岩废水的最佳启动方式。     

生物膜CANON反应器性能的优化:从FBBR到MBBR

控制温度为30℃±1℃,在移动床式生物膜反应器(MBBR)采用以改性聚乙烯为填料的全程自养脱氮(CANON)工艺,以无机高NH_4~+-N(约400 mg·L~(-1))人工模拟废水为连续进水,研究MBBR对生物膜CANON工艺脱氮性能的优化.试验控制pH在7.8左右,HRT为6 h,填料填充率为35%,经过一个月调试与培养,NH_4~+-N及TN平均去除率达到74.28%和87.93%,最高分别可达84.68%和98.82%,此时ΔNO-3/ΔTN为0.12,接近理论值0.127,由此判断CANON污泥在MBBR工艺中逐渐适应并得以稳定运行.同时,对比采用相同进水基质及控制条件的固定床式生物膜反应器(FBBR),计算发现MBBR与FBBR工艺NH_4~+-N去除率、TN去除率及去除负荷3组均方差分别为:8.31%和14.06%,7.09%和11.79%,0.17kg·(m3·d)-1和0.27 kg·(m3·d)~(-1),前者均低于后者;并且,在MBBR与FBBR的DO平均浓度分别为1.96 mg·L~(-1)和3.09mg·L~(-1)的情况下,MBBR与FBBR中每升氮去除负荷分别为0.53 kg·(m~3·d)~(-1)和0.37 kg·(m~3·d)~(-1).因此,(1)相比FBBR,MBBR具有更加稳定的脱氮性能;(2)相比FBBR,MBBR中每升填料中的微生物具有更高的O2利用效率及总氮去除负荷.     

不同生物过滤系统铵态氮转化速率及生物膜特性分析

实验模拟循环水养殖系统,运行了移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor,MBBR)和挂帘式生物滴滤池两类生物过滤系统的6种不同填料反应器,对比分析了各反应器的填料挂膜效果、铵态氮转化速率和生物膜微生物群落结构等特征.结果表明,与MBBR相比,挂帘式生物滴滤池挂膜速度快且生物量较多,其中碳纤维挂帘式生物滴滤池的脱膜后生物膜重最大,为45.97 g·m-2,8 h NH+4-N去除率(86.76%)高于其他反应器(61.96%~78.76%),并且NO-2-N累积少,16 h时NO-2-N浓度在0.5 mg·L~(-1)以下.通过Illumina高通量测序技术对生物过滤系统中生物膜微生物群落结构进行解析,结果表明,不同类型反应器的生物膜内的细菌、真核微生物群落构成有明显区别,无论是细菌还是真核微生物,挂帘式生物滴滤池的物种丰度和多样性均高于MBBR,但MBBR的细菌群落物种集中度更高.硝化螺菌属(Nitrospira)及放线菌中的Nakamurella属在两类反应器的生物膜中均占优势,腐螺旋菌科(Saprospiraceae)在挂帘式生物滴滤池更多,而丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)更倾向于在MBBR中富集.在真核微生物属水平相对丰度上,挂帘式生物滴滤池中小杆目中的Rhabditida norank占明显优势,而MBBR中绿藻纲中的Chlorophyceae norank占明显优势.以上研究结果为挂帘式生物滴滤池在循环水养殖水质净化中的应用奠定了实验基础.     

挂膜方式对模拟河道生物反应器启动与稳态运行的影响

对比研究了自然挂膜和改进型闷曝排泥挂膜2种启动方式对模拟河道生物反应器修复微污染水源水过程特性的影响.结果表明,采用改进型闷曝排泥挂膜法有效缩短了弹性填料的挂膜周期,该反应器的NH3-N去除率比自然挂膜组提前1周达到70%以上.挂膜成熟后,闷曝排泥挂膜组附着的生物膜量和胞外多聚物含量分别为自然挂膜组的1.38倍和1.41倍,生物膜结构亦较为致密,2组反应器的NH3-N、CODMn平均去除率最终分别稳定在92%和82%以上.通过改变曝气强度和方式开展系统运行工况研究,发现2组反应器的NH3-N和CODMn去除性能呈现不同程度的波动,相比而言,采用闷曝排泥挂膜法启动的反应器对工况变化具有较强的适应能力, P(NH3-N)为0.001,一定程度上说明不同挂膜方式对填料附着的生物膜群落结构以及微污染水源水修复系统稳态运行性能影响显著.     

移动床生物膜反应器挂膜及污泥驯化试验

采用了人工接种的快速排泥法进行生物挂膜及污泥驯化试验研究,探讨了挂膜期间系统污染物的去除情况.试验结果表明,挂膜很成功且驯化效果良好.挂膜结束时,填料周围生长了一层厚厚的附着层污泥,底部悬浮相污泥絮体大且蓬松,出水澄清透明.驯化结束时,对移动床生物膜反应器中生物相进行观察和分析,比较了悬浮微生物和附着微生物对有机物的去除作用.     

生物膜填料塔净化低浓度硫化氢恶臭气体研究

本文研究用生物膜填料塔净化低浓度硫化氢恶臭气体。实验结果表明：用城市污水处理厂污水驯化培养的脱硫菌对硫化物具有较好的降解性。用该菌液挂膜的生物膜填料塔对低浓度硫化氢恶臭气体具有较好的去除效果，最大生化去除量为１９０ｍ ｇ／ｌ·ｈ，控制适宜的液体喷淋量和增加气体在塔内的停留时间可提高生物膜填料塔对硫化氢的生化去除量和净化效率，同时，该塔对二氧化硫废气也有较好的净化效率。在光照有氧的条件下，硫化氢在微生物的作用下被氧化为单质硫和硫酸，但以硫酸为主。     

填料投加对玉米深加工废水处理效果的影响

向单一活性污泥池内投加填料,分析了填料填充率对玉米深加工废水处理效果的影响。结果显示,随着填料填充率的增加,系统的抗CODCr冲击能力有所增强,当填充率为30%时,进水CODCr平均值为832.7mg/L,相邻2天CODCr变化的平均值为779.6mg/L,即CODCr变化均值超过进水CODCr的94%,CODCr去除率仍稳定在80%以上。填料投加对NH4+-N的去除效果改善较大,当填充率为20%时,NH4+-N去除率较无填料投加提高近50%,达90%;当填充率为30%时,去除率可基本稳定在90%。在试验研究的填料填充率下,填料投加对TN的去除改善不大。另外试验还观察到,污泥膨胀期间填料挂膜速率有加快趋势。     

HRT对城市污水厂尾水反硝化深度脱氮的影响

污水厂尾水回用作为水源时,其ρ(TN)较高是亟待解决的问题. 在调研污水厂尾水水质的基础上,利用MBBR(移动床生物膜反应器)对其进行深度脱氮,并考察HRT(水力停留时间)对不同填料(聚乙烯和陶粒)的MBBR运行效果的影响. 结果表明,NO₃--N是尾水中氮的主要形态,其质量浓度约占ρ(TN)的80.8%±8.4%. HRT分别为12、8和4 h时,对NO₃--N去除率影响不大,均能达到90%以上,但反硝化能力随着HRT的缩短而成倍增加;HRT为4 h时各反应器的反硝化能力最大,聚乙烯和陶粒MBBR中分别为(28.4±14.5)和(27.4±14.3)mg/(L·d)(以NO₃--N计). 随着HRT的减少,COD_Cr去除率呈降低趋势. 三维荧光分析表明,进、出水中均含有类富里酸和类蛋白质等DOM物质. HRT为8 h时MBBR对DOM的去除率最高,聚乙烯填料MBBR对有机污染物的去除效果略优于陶粒填料. 综合考虑氮和有机污染物去除效能,聚乙烯和陶粒填料MBBR优化HRT均为8 h.      

不同填料负载微生物去除地表水氨氮的研究

氨氮浓度过高是黑臭水体难以治理的重要原因之一.本研究比较了经活性污泥驯化的菌株与市售硝化菌液两种不同菌剂分别在有机填料聚丙烯纤维和无机填料沸石上的挂膜特性,考察了不同挂膜填料性质、填料粒径、源水pH值等因素对氨氮去除效果的影响,并通过高通量测序解构不同填料生物膜的微生物群落差异,探究填料负载微生物的生物膜法去除氨氮的综合机理.结果表明:以活性污泥作为微生物来源时,填料挂膜后的生物量达0.36 g·g-1(以干重计,下同),微生物的呼吸活性达8 mg·g-1·h-1,均显著高于市售硝化菌液;当以聚丙烯纤维为载体,使用量为12 g·L-1、pH值为8时,108 h后模拟废水中氨氮去除效率最高可达84.23%,且Paenarthrobacter菌属的显著丰度差异是造成载菌聚丙烯纤维氨氮去除效果优于粒径1 mm载菌沸石的主要原因.氨氮去除过程中,生物降解过程的贡献高达90.75%,而以物理吸附方式去除只占9.25%,生物降解是氨氮的主要降解方式.     

气速对曝气生物滤池挂膜的影响

以曝气流量2,4,8,16,64 L/h,内部气速为25,50,100,200,800 m/h对填充粉煤灰加气砼颗粒和沸石颗粒曝气生物滤池进行挂膜试验,研究气速对整个运行过程中COD和NH3-N去除率的影响。结果表明:气速能够加快生物膜的附着,但其对生物膜的作用受填料表面结构影响较小。在填料挂膜阶段前期,气速对生物膜附着有显著影响,并受填料表面性质影响,表面结构复杂填料的挂膜期早于表面均细的填料。气速对NH3-N去除率的影响较小。     

挂膜方法对生物膜特性及生化尾水深度处理的影响

为探索低浓度生化尾水生物深度处理的快速挂膜方法,采用4种方法（投加壳聚糖法、投加铁离子法、接种排泥法和自然挂膜法）进行挂膜,考察其对生物膜主要特性（生物膜量MLSS、胞外聚合物（EPS））和废水处理效果的影响.结果表明：在挂膜期间,投加壳聚糖法有利于生物膜量、EPS迅速增加,两者平均含量达到4种方法中的最大值,分别为（9.26 ±3.30） mg/cm³和（42.51 ±33.49） mg/（gSS）,但其生物膜活性f值最低,污染物的去除效果不是最佳;投加铁离子成膜时,生物膜特性稳定,活性高,污染物去除效果最佳,COD_Cr、NH₄⁺-N、TP去除率分别较快稳定在（66.13 ±2.30）%、（92.03 ±7.72）%和（62.75 ±4.41）%;接种排泥法的生物膜量、EPS均含量、污染物去除效果比投加壳聚糖、铁离子法稍低;自然挂膜法前期对污染物去除率低,稳定时间较长,除TP外,COD_Cr、NH₄⁺-N去除率在挂膜后期与投加壳聚糖法、接种排泥法相差不大.综合地看,投加铁离子法,虽然生物膜量、EPS含量略低于投加壳聚糖法,但生物膜活性高、污染去除效果好,是低浓度尾水挂膜的最佳方法.     

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.     

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.     

活性炭悬浮填料在MBBR中的对比实验

填料的结构,材质等因素影响到生物膜的性状和水力学特性,是决定移动床生物膜反应器处理效果的关键因素。本文分别选取了5种含活性炭比例不同的填料以及一种不含活性炭的参照填料,分别从亲水性、COD与NH4+-N的去除、微生物量以及微生物种类方面对各填料在相同的运行条件下进行了比较研究。实验结果表明,含活性炭的填料在亲水性能、挂膜速度,生物量浓度等方面比不含有活性炭的填料有明显的优势。在含活性炭的填料中,25%的填料挂膜快,处理效果稳定,受外界环境影响较小。