餐厨垃圾和剩余污泥厌氧混合发酵过程的动态膜强化特性研究

比较了厌氧动态膜生物反应器（DMBR）与完全混合式反应器（CSTR）在处理餐厨垃圾（FW）和剩余污泥（WAS）时的发酵产气过程,验证了高负荷餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵时DMBR系统运行的稳定性,考察了动态膜（DM）基材孔径（300目、200目和100目）对DMBR运行性能及其固液分离效果的影响.结果表明：一体式DMBR能够强化餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵的高负荷稳定运行,DMBR过膜滤液中平均总挥发性脂肪酸（TVFA）为86.1 mg·L^-1,低于CSTR排泥中TVFA的浓度（527.3 mg·L^-1）.当动态膜基材孔径为300目时,DMBR过膜滤液中总有机物（TCOD）为（1.6±1.1）g·L^-1,相应的固液分离效果优于200目（（3.2±1.9）g·L^-1）和100目（（32.0±1.3）g·L^-1）动态膜基材,即当动态膜基材孔径为100目时,DMBR过膜滤液中TCOD比300目动态膜基材高6.7倍.与200目动态膜基材孔径相比,300目动态膜基材相应的跨膜压差增长缓慢,反洗频率和运行能耗均较低,而100目动态膜基材孔径过大,固液分离效果较低.因此,在高负荷餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统中,选用300目动态膜基材形成的动态膜过滤效果最优.此外,本文还对比分析了有机废物和废水处理领域中较优的动态膜基材孔径及DMBR的应用情况,为拓展DMBR在有机物处理领域的应用提供依据.     

A2／O-MBR工艺处理低负荷污水并回用

将A2／O生物处理单元与MBR相结合构建了的处理能力为2000m3／d的A2／O—MBR工艺，并应用于缺水地区校园生活污水的处理与回用。该系统运行稳定，运行阶段的实验结果表明，在进水COD为100-200mg／L、NH4＋-N为19～33mg／L、TN为25-43mg／L、TP为35mg／L和低碳氮比的情况下，出水水质优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB／T18920-2002）的要求，且全部用于杂用及校园绿化等。经分析该工艺运行成本为0．96元／m3，每年可节省自来水73万t，获得较好的环境效益与经济效益。     

颗粒活性炭对AnDMBR污水处理性能与动态膜性质的影响

构建了颗粒活性炭(GAC)强化型厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR),考察了GAC投加量(3,6,10,20 g/L)对工艺的过滤性能、污染物去除、产甲烷性能以及动态膜性质的影响,探究了GAC的物化和生物强化作用。研究结果表明,与未投加GAC相比,随着投加GAC浓度的增大,浊度去除率分别提高了3.1～12.3百分点,COD去除率分别提高了5.7～12.1百分点,GAC投加量越大对污染物去除的贡献越大。与未投加GAC相比,随着投加GAC浓度的增大,甲烷总产率分别提高了23.7%、34.6%、24.2%、8.3%,最佳GAC投加量为6 g/L。投加GAC改善了AnDMBR的污染物去除性能和产甲烷性能。GAC的投加有利于降低厌氧污泥和动态膜中EPS的含量,削减出水中荧光性溶解性有机物的含量,减小跨膜压差(TMP)的增长率。同时GAC的吸附与生物富集效应可形成生物活性炭,增大污泥粒径,改善污泥性质和动态膜的多孔结构,对AnDMBR的长期运行起到了积极作用。     

膜生物反应器污泥内源消化及SMP变化

膜生物反应器（MBR）中高污泥浓度和低F/M会导致部分微生物长期处于贫营养状态下，因此采用污泥内源消化试验模拟MBR中实际存在的贫营养现象。比较了好氧消化（AD）和好氧/缺氧消化（A/A/D）2种模式对于A²O+MBR工艺剩余污泥的内源消化效果及SMP的变化。研究结果表明，常温条件下A/A/D 20 d MLVSS的去除率可达到50%，AD为42%，缺氧段的引入促进了有机物和营养物质等的释放和去除，SMP浓度均呈现出显著降低而后缓慢增长并趋于稳定的趋势。EEM光谱分析表明，SMP中不同的荧光物质在内源消化过程中呈现出不同的变化规律。GPC分析认为，内源消化过程中SMP的分子量范围逐渐扩大，小分子量有机物呈增长趋势，A/A/D对SMP的降解比AD更为有效。     

投加厨余发酵产物强化MBR的脱氮除磷效果

实验中采用一体式膜生物反应器处理低有机负荷校园生活污水,但是碳源不足严重制约了该工艺的生物脱氮除磷效果,故以厨余厌氧发酵产物作为外加碳源,考察投加碳源对MBR处理效果的影响。结果表明,厨余发酵液的投加对COD、NH+4-N的去除效果影响不大,出水浓度分别在20 mg/L、1 mg/L以下;外加碳源促进了营养物质的去除,TN的出水平均浓度由18.7 mg/L降至7.6 mg/L,TP的出水平均浓度由1.8 mg/L降至0.9 mg/L。同时污泥混合液中MLVSS/MLSS由54%提高至65%,污泥沉降性能提升,EPS含量减少,污泥粘度降低。     

复合式膜生物反应器中胞外聚合物提取方法综合评价

采用高速离心法、超声法、阳离子交换树脂法(CER)、加热法4种方法提取复合式膜生物反应器(HMBR)中污泥胞外聚合物(EPS),利用化学分析方法结合三维荧光光谱法(EEM)和凝胶渗透色谱法(GPC)对4种方法进行评价.结果表明,采用60℃,30 min加热提取效果最好,而且对细胞破坏小.通过三维荧光光谱图表明4种方法对于类富里酸均有较好的提取效果;对于类腐植酸和类蛋白质,热提取法优于其他3种方法.凝胶渗透色谱法分析表明4种方法提取的EPS分子量(MW)分布变化差别不大,分子量分布范围为100～1 000 000,主要集中在100 ～ 10 000之间.     

A2/O-MBR工艺处理低负荷污水并回用

将A²/O生物处理单元与MBR相结合构建了的处理能力为2 000 m³/d的A²/O-MBR工艺,并应用于缺水地区校园生活污水的处理与回用。该系统运行稳定,运行阶段的实验结果表明,在进水COD为100~200 mg/L、NH₄⁺-N为19~33 mg/L、TN为25~43 mg/L、TP为3~5 mg/L和低碳氮比的情况下,出水水质优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》 (GB/T 18920-2002) 的要求,且全部用于杂用及校园绿化等。经分析该工艺运行成本为0.96 元/m³,每年可节省自来水73万t,获得较好的环境效益与经济效益。     

复合式膜生物反应器处理校园生活污水

采用投加悬浮填料的复合式膜生物反应器(HMBR)中试装置处理校园生活污水,考察其对有机碳和氨氮的去除效果。实验结果表明,反应器具有较好的污染物去除效果,HMBR对COD的平均去除率为88%,对氨氮的平均去除率超过97.5%。采用比耗氧速率(SOUR)来表征活性污泥的生物活性,SOUR随着有机负荷的变化逐渐从80 mg/(kg.min)降到30 mg/(kg.min)。实验过程中,经历有机负荷率(OLR)和氨氮负荷率(NLR)的变化,结果显示,其对污泥特性和膜污染速率有较大影响。     

A2O-MBR工艺中生物泡沫现象原因及其影响研究

以实际规模A²O-MBR污水厂为研究对象,主要考察好氧池生物泡沫现象及其基本特征（质/量特征和生物特征）,探究引发生物泡沫的潜在原因,并分析生物泡沫对污染物去除效果及膜污染的影响.结果表明试验期间,好氧池生物泡沫现象日趋严重,泡沫质/量特征值（泡沫量-Scum index,SI^*和泡沫潜能/稳定性-Foam power,FP）随运行时间延长呈上升趋势,且SI^*和FP与总胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）和结合型EPS浓度显著相关.生物泡沫中丝状菌丰度、微生物活性均高于污泥混合液.经分析生物泡沫的产生及稳定可能是由EPS作用和丝状菌（主要是微丝菌和0092型菌）作用引起的.生物泡沫持续存在期间,A²O-MBR系统对污染物去除效果（COD、NH₄⁺-N、TN、TP和浊度）稳定,并未受到负面影响.泡沫对膜污染具有一定的影响.