厌氧膜生物反应器的现状、挑战和前景

厌氧膜生物反应器(AnMBRs)不仅可以高效去除污染物,改善出水水质,而且可以实现生物能源回收,对保护环境和缓解能源危机具有重大意义。膜污染作为制约AnMBRs应用与推广的限制因素得到了大量关注,各种缓解和控制膜污染的方法和技术不断涌现。因此,对AnMBRs的运行机理、多元化应用、膜污染情况进行综述,并分析和评估了微生物电催化系统(BES)-AnMBRs组合工艺的可行性和发展潜力,以期为AnMBRs工程应用和未来发展提供理论和技术参考。     

间歇通电和电极反转对MEC-CSTR反应器污泥餐厨垃圾协同厌氧消化的影响

城镇化快速发展导致大量污水污泥(Sewage Sludge, SS)和餐厨垃圾(Food Waste, FW)等有机固废的排放和产生。将微生物电解池(Microbial Electrolysis Cell, MEC)引入到厌氧消化(Anerobic Digestion, AD)过程可实现其高效的甲烷转化。本研究探究了间歇通电和电极反转对MEC-连续搅拌式反应器(Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR)的影响。结果表明，在1.2 V的外加电压和15 d的污泥停留时间(Sludge Retention Time, SRT)的条件下，MEC-CSTR运行良好，甲烷产率达到(741.9±99.2) mL/L_-reactor/d。短暂断电(2 d)未对系统各项性能造成不良影响，而过长断电(7 d)则会降低反应器的有机物水解效果和甲烷产量；同时，连续电极反转会引起甲烷产量((541.7±32.0) mL/L_-reactor/d)的下降；然而，无论间歇通电亦或电极反转均未对消化液的理化性质和系统稳定性造成不良影响。本研究...     

纳米零价铁强化微生物电催化-厌氧膜生物组合反应器抗膜污染能力及其调控机制

膜污染是厌氧膜生物反应器（anaerobic membrane bioreactor,AnMBR）产业化应用面临的最大挑战.本研究构建新型微生物电催化（bio-electrochemical systems,BES）-AnMBR组合反应器,以探究纳米零价铁（nano-zero-valent iron,nZVI）投加对BES-AnMBR组合系统膜污染削减和甲烷产生等性能的影响.结果表明,BES-AnMBR组合系统运行稳定,COD去除率一直维持在95%左右.nZVI投加量（以VS计）为0.1 g ·g^-1时,运行性能最佳,跨膜压差（transmembrane pressure,TMP）较对照组降低28.1%,膜通量亦有轻微增加;甲烷产量为81.3 mL ·g^-1（以COD_removed计）,较对照组提高了12.1%.胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）变化和膜阻过滤分析表明,nZVI可以加强EPS分解,促进膜表面无机和有机富铁结垢层形成,改善膜污染分布特征,从而显著缓解膜污染.本研究将丰富传统AnMBR的基础理论,为污泥处理与资源化利用提供了新视角.     

微生物电解池:生物电催化辅助CO2甲烷化技术

微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)在污染物去除、CO_2捕获与碳转化以及可再生能源的生物合成等方面具有巨大潜力,对于缓解能源危机与温室效应具有重要指导意义.尽管目前在作用原理、参数优化和机制探索方面有了重大进展,但MEC从概念设计到技术转化仍面临着诸多难题和巨大挑战.本论文介绍了基于MEC的CO_2电甲烷化技术的基本理论与最新研究进展,并对电甲烷化过程中膜面污染形成、生物阴极电活性功能菌富集及其胞外电子传递机制等进行了系统阐述,以期为MEC在CO_2电甲烷化的工程应用提供理论和技术参考.     

高级氧化污泥深度脱水技术研究进展

污泥脱水是污泥处理中的一个重要环节,可以减少污泥容量,削减污泥运输和最终处置费用。基于目前污泥处理中污泥脱水的现状,综述了几种高级氧化法对污泥深度脱水的研究进展,包括臭氧氧化法,Fenton、类Fenton氧化法和过硫酸盐氧化法;并展望了污泥脱水技术的发展与应用前景,以期为高级氧化技术在污泥深度脱水理论研究及工程应用提供技术参考。     

基于厌氧膜生物反应器的剩余污泥-餐厨垃圾厌氧共消化性能

采用厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)进行剩余污泥与餐厨垃圾的共消化,研究其有机物的去除特性、产气性能和微生物群落组成等运行性能.结果表明,反应器运行过程中有机负荷(organic loading rate,OLR,以VS计)稳定在0.59～0.64 kg·(m~3·d)~(-1),挥发性固体(volatile solids,VS)降解率由单消化17.5%上升至共消化40%,COD截留率为95.3%.消化液含固率提高了3.9倍,最终CH_4体积分数稳定在60%,CH_4产量(以COD_(added)计)为78.7 mL·g~(-1).跨膜压差(transmembrane pressure,TMP)和平均Flux分别维持在-3.1～-2.7 kPa和0.106 L·(m~2·h)~(-1),膜污染较轻.16S rRNA微生物多样性分析表明,AnMBR内部厌氧消化细菌主要是Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)和Cloacimonetes(阴沟单胞菌门),产甲烷菌中的优势菌科为Methanobacterium(甲烷杆菌科),优势菌属为Methanosaeta(甲烷鬃毛菌属)和Methanolinea(甲烷绳菌属).这将为AnMBR处理污泥及其它高含固率废物流的稳定性和运行性能研究提供有力的理论参考依据,进而为生物质资源化和能源危机提供有效解决途径.