生物过滤饮用水深度处理:机遇与挑战

源水水质的恶化给传统的饮用水处理工艺带来了挑战.生物过滤是饮用水消毒输配之前管理、维护及增强颗粒滤料表面生物活性以去除有机和无机物的过程.由于具有高效、低成本等优点，生物过滤在饮用水深度处理工艺中逐渐得到广泛的应用.本文综述了生物过滤在饮用水处理过程中对水中溶解性有机质（消毒副产物前体物）的去除、微量污染物的削减、嗅味化合物及氨氮的去除等.此外，针对生物过滤在水深度处理过程中存在的问题，本文详细讨论了含氮消毒副产物前体物的生成、低温下生物过滤效能下降等挑战，并提出了今后需要研究的问题.     

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.     

生物转鼓过滤器反硝化净化NO的效率研究

采用自行研制的生物转鼓过滤器(RDB)反硝化净化NO。结果表明,在实验温度为25～30℃、pH为7.0～7.5、转鼓转速为1.0r/min、空床停留时间(EBRT)为86.40s、营养液用量为5.0L、营养液更换频率为0.2L/d的条件下,RDB在30d内完成挂膜;RDB稳定运行期间,当NO进气质量浓度为90～433mg/m3时,NO去除率维持在42.9%～85.2%,平均去除负荷为10.40g/(m3.h);转鼓转速决定了生物膜表面的更新速率和液膜厚度,当转速为0.5r/min时,NO去除率达到最大值(75.0%);将营养液用量控制在1.3～3.0L较为合理;EBRT是决定反硝化效率的重要因素,当EBRT为345.60s时,NO去除率不受其进气浓度的影响,且去除率高达95%以上,当EBRT为43.20s、NO进气质量浓度从98mg/m3增加到1095mg/m3时,NO去除率从62.5%下降到30.7%,当进气负荷为50.00g/(m3.h)时,NO去除负荷达到最大值(27.50g/(m3.h))。     

生物过滤技术在大气污染控制中的应用

生物过滤是控制大气污染的经济有效技术，具有较好的发展前景。本文介绍了生物过滤技术处理废气的研究，应用历史，现状，和生物过滤理论，分析了工艺的使用范围，设计及运行控制要点，列举了应用的范例。     

高气速间歇式生物过滤去除高负荷H2S

采用生物过滤法,以鸡粪堆肥和PE混合物为填料,在高气速条件下间歇式处理高负荷H2S废气。空床停留时间为20、15、10、6.7和5 s时,入口浓度3 000 mg/m3下的平均去除率分别为100%、100%、96.5%、89.2%和90.5%。高气速EBRT为5 s时,高入口负荷2 147 g/(m3.h)时的去除负荷为2 023 g/(m3.h),去除率达94%。采用Michaelis-Ment-en模型进行生物降解宏观动力学研究,其中Ks为550 mg/m3,Vm为6.8×104g/(m3.d)。结果表明,在实验温度17～24℃,湿度30%～50%下,生物过滤法间歇式处理高气速高负荷H2S的去除性能好。     

生物法处理NOx废气的研究进展

氮氧化物 (NOx)是主要的大气污染物之一 ,是治理大气污染的一大难题。对当前国内外生物处理NOx 的研究现状进行了系统的论述 ,介绍了生物过滤法处理氮氧化物的基本原理 ,分析了生物过滤法处理氮氧化物存在的问题 ,并预测该技术的未来发展趋势     

生物过滤法处理挥发性有机物气体研究进展

生物过滤法是一种高效、廉价的废气处理技术。介绍了近年来生物过滤法处理挥发性有机物(VOCs)气体的研究进展。重点讨论了生物过滤法处理VOCs气体的性能、影响因素和运行模拟等内容。     

在有氧条件下用生物过滤系统去除NOx

针对有氧环境下用生物过滤法处理废气中的NOx效率普遍不高的现状,将优选后的好氧反硝化菌应用于生物过滤系统用来脱除模拟燃烧废气中NOx,同时设立反硝化菌活性再生系统,维持系统中微生物间的持续稳定反硝化协同性和有效微生物量.进一步研究高浓度氧环境下,环境因素对NO脱除效率的影响,以及研究模拟气体中NO在生物过滤系统中的转化机理.结果表明,该工艺系统能有效克服氧对反硝化菌活性的抑制作用,生物滤塔在不同氧浓度下皆可实现对NO的高效率脱除;甚至在氧气体积分数20%、气体停留时间为1min、最佳操作温度为40～50℃条件下,对647mg·m-3NO的脱除率可达85%以上.本实验有目的地培养得到好氧条件下特有的微生物混合体系,其以兼性反硝化菌为主,多种菌种的存在形成良好的生物协同性,有利于有氧环境下NOx好氧反硝化反应的高效稳定进行.     

生物滤床中一氧化氮的好氧去除过程研究

以美国Ultramet公司生产的Carbon-Foam为滤料,应用生物滤床处理NO模拟废气,研究了生物滤床在好氧条件下对NO的处理效果,并对NO去除过程的作用机理进行了探讨.研究结果表明,NO的去除效率随空床停留时间(EBRT)的增加而增加,在EBRT为6min、进口NO浓度为107.14mg.m-3时,NO去除效率为63%;随着进口浓度的提高,NO去除效率降低,而NO消除负荷增加.生物滤床中NO的去除过程由微生物硝化和化学氧化共同作用完成,其中以微生物硝化作用为主.化学氧化作用包括气相过程和液相过程2部分,当EBRT<4.6min时,液相中的化学氧化作用大于气相;当EBRT>4.6min时,气相中的化学氧化作用大于液相.当EBRT≤2min时,传质是NO去除过程的控制步骤,此时,微生物硝化作用和液相中的化学氧化作用均受传质过程控制.     

Field-scale operation of methane biofiltration systems to mitigate point source methane emissions

Methane biofiltration (MBF) is a novel low-cost technique for reducing low volume point source emissions of methane (CH₄). MBF uses a granular medium, such as soil or compost, to support the growth of methanotrophic bacteria responsible for converting CH₄ to carbon dioxide (CO₂) and water (H₂O). A field research program was undertaken to evaluate the potential to treat low volume point source engineered CH₄ emissions using an MBF at a natural gas monitoring station. A new comprehensive three-dimensional numerical model was developed incorporating advection-diffusive flow of gas, biological reactions and heat and moisture flow. The one-dimensional version of this model was used as a guiding tool for designing and operating the MBF. The long-term monitoring results of the field MBF are also presented. The field MBF operated with no control of precipitation, evaporation, and temperature, provided more than 80% of CH₄ oxidation throughout spring, summer, and fall seasons. The numerical model was able to predict the CH₄ oxidation behavior of the field MBF with high accuracy. The numerical model simulations are presented for estimating CH₄ oxidation efficiencies under various operating conditions, including different filter bed depths and CH₄ flux rates. The field observations as well as numerical model simulations indicated that the long-term performance of MBFs is strongly dependent on environmental factors, such as ambient temperature and precipitation.