去除水中氧化性污染物的新工艺-氢基质膜生物膜反应器(MBfR)

水中存在的氧化性污染物不仅对生态环境造成危害,还严重威胁人类健康.传统处理工艺具有能耗大,成本高和易产生二次污染等缺点.为了克服上述缺点并达到高效安全的处理效果,将无泡曝气技术和生物膜技术结合起来,研制出了一种完全区别于生物膜反应器的新兴水处理技术——氢基质膜生物膜反应器(Hydrogen-based membrane biofilm reactor,MBfR).因其具有清洁环保,成本低和高效处理氧化性污染物等优点,成为了大家关注的热点.本文论述了氧化性污染物(无机阴离子、重金属离子、有机化合物)的来源及危害,MBfR的发展简史、工作原理、电子供体的选择以及MBfR去除氧化性污染物的实验效果,并总结了影响MBfR的主要因素以及如何控制这些因素,从而使其更好地工业化应用,最后阐述了MBfR未来的研究方向主要包括膜丝的改进、生物膜的控制、优化反应器结构和操作条件,为后续MBfR的相关研究提供一系列有效的参考.     

两种电化学-硫自养集成脱硝工艺的对比

研究了两种电化学 硫自养集成脱硝工艺去除饮用水中的硝酸盐 ,结果表明 ,在同样的条件下 ,当无石灰石反应器的最小电流高于石灰石反应器约 2mA时 ,两种反应器均能取得 90 %以上的NO-3 N去除率 ,并且反应器出水中不存在NO-2 N的积累 .同时 ,无石灰石反应器硫段出水中Ca2 的浓度没有增加 ,避免了出水中的硬度问题 ;而石灰石反应器硫段出水中Ca2 的浓度有所增加 ,造成电化学段的除垢负担 .在同样水力停留时间下 ,无石灰石反应器出水中SO2 -4 的浓度低于石灰石反应器约 1 5mg·l- 1 ;电流高于 3mA时 ,两种反应器出水的pH值均维持在 7左右 .另外 ,无石灰石反应器的出水指标优于石灰石反应器 ,表明在两种集成工艺中 ,硫自养段不填充石灰石的集成工艺优于硫段装填石灰石的集成工艺 .     

甲醇工业废水处理回用作循环冷却水研究

首次采用(A1/O1)/(A2/O2)厌氧水解酸化—膜微孔曝气生物接触氧化/缺氧生物接触氧化—膜微孔曝气生物接触氧化塔—混凝沉淀—活性炭过滤—二氧化氯消毒处理工艺集成系统处理含甲醇工业废水。在进水后先设厌氧水解调节池以大幅提高废水可生化性,再用膜微孔曝气生物接触氧化好氧处理去除废水中大部分COD。然后用兼氧细菌接种缺氧处理去除废水中部分COD,并提高废水的可生化性。再用好氧内循环曝气生物塔处理去除废水中剩余的COD。处理工艺系统以生物降解有机物为主,后设配套的活性炭深度处理工艺,以确保整个处理工艺出水满足要求。在原水水质为含甲醇0.03%～5%(质量分数,下同),pH6～10,SS为30～100mg·L-1,CODcr为200～500mg·L-1条件下,处理系统出水达到冷却塔循环用水标准和要求,满足工业循环冷却水的需要。     

无色硫细菌氧化SRB还原硫酸盐产物硫化氢生成单质硫

以人工合成含硫化物废水作为进水 ,采用以陶粒为填料、小试规模的逆流式和顺流式好氧CSB(无色硫细菌 )生物膜反应器 ,在常温 ( 1 7℃～2 2℃ )、HRT为 2 6min、进水pH为 7.0和对反应器中pH不进行控制的条件下 ,研究了利用CSB将水中硫化物转化成单质硫的可行性及条件。实验表明 :为达到硫的最大回收率 ,在硫化物低负荷(NS <6 .1kg/ (m3 ·d) )时建议采用顺流式 ,高负荷 (NS>6 .1kg/ (m3 ·d) )时采用逆流式 ;反应器内的最佳DO值与进水硫化物容积负荷呈线性关系 ,出水pH值和出水pH值的升高值与硫的回收率呈线性关系。此外还研究了反冲洗对生物脱硫效果的影响及尾气中H2 S的生物去除     

SMBR不同特性膜处理城市内河道水对比试验研究

用一体浸没式膜生物反应器(SMBR)不同特性膜处理上海市城市内河道水,结果表明,SMBR对氨氮含量较高的富营养化河水,氨氮的去除率在90%以上,但对COD的平均去除率仅为50%.比较两种膜的运行性能,亲水性膜在运行通量和通量恢复能力上,均比疏水性膜优越.两种膜的出水水质几乎没有差异.     

膜生物反应器脱氮除磷工艺的研究进展

膜生物反应器是近年新发展起来的高效污水处理工艺,文章重点介绍了膜生物反应器的脱氮除磷工艺;单一反应器间歇曝气膜生物反应器工艺和A/O形式的膜生物反应器工艺。总结了国内外研究的工艺特点、技术参数和处理效果。分析了技术参数,运行方式对处理效果的影响,提出了今后研究方向和应用前景。     

多孔钛板负载Pd-Cu催化还原水中硝酸盐氮的研究

研究了多孔钛板负载Pd-Cu(1:1)催化剂作为阴极,利用电化学反应器脱除水中的硝酸盐氮,在pH值为6.4,电极板的电流密度为2.3mA·cm-2的条件下,以0.1g·1-1无水硫酸钠作为支持电解质,反应4h后,硝酸盐氮的去除率可以达到36%,出水浓度已接近饮用水标准,然而在此催化剂负载比例下对副产物氨氮的选择率非常高.反应在300mA,pH值为6.4时脱硝效果最高.在合适的浓度下,NO3-占优势地位,受竞争吸附影响小,同时电极板吸附位未达到饱和时,电催化反硝化反应符合表观一级反应动力学.另外,溶液的传质对反硝化没有显著影响;进水口的外露形成的水流跌落有利于NH3的逸出,反应溶液中的NH4 -N副产物减少,但是硝酸盐氮的去除效果受到影响.     

制革废水处理系统各级出水的生态毒性评价

采用生态毒理学常用的大型溞（Daphnia magna）和活性污泥（activated sludge）作为试验系统,对制革废水处理系统各个环节出水进行毒性试验,以评价其处理效果。按照OECD标准试验方法,选取本实验室繁殖的大型溞（溞龄小于24 h）,和采自以处理生活污水为主的污水处理厂活性污泥,分别使用重铬酸钾和3,5-二氯酚作为参比物验证大型溞和活性污泥的毒性敏感性。以大型溞活动抑制和活性污泥呼吸抑制作为毒性终点,利用48 h静态试验和3 h曝气试验分别评价水样对于大型溞活动和活性污泥呼吸作用的急性毒性效应。统计各试验组大型溞的活动情况和活性污泥的呼吸速率,分别将其与空白对照组进行比较,计算大型溞的活动抑制率和活性污泥的呼吸抑制率,采用Bliss法统计制革废水处理系统各个环节出水对大型溞和活性污泥的半数抑制浓度（EC50）。结果表明：制革废水依次经过厌氧脱硫反应器、脱色厌氧反应器、微曝气反应器和厌氧氨氧化反应器的生物处理系统处理,其出水对大型溞和活性污泥的急性毒性已大为降低。进水、厌氧脱硫反应器出水、脱色厌氧反应器出水、微曝气反应器出水和厌氧氨氧化反应器出水对大型溞活动抑制试验的48 h-EC50分别为41.3%、32.2%、48.0%、91.2%和无抑制作用;活性污泥呼吸抑制试验3 h-EC50则分别为178.2%、101.5%、689.7%、184.6%和无抑制作用。总体上毒性呈现逐渐降低的趋势,而且大型溞比活性污泥更为灵敏。大型溞和活性污泥的生态毒性结果与化学分析的结果相互补充,可为制革废水处理提供预警和效果评价提供科学依据。     

轻质陶粒滤料生态滤床的挂膜与启动研究

以自行设计的反应器作为生态滤床的基础,采用活性污泥作为接种污泥,采用轻质陶粒作为生态滤床的滤料,对其进行挂膜.在整个挂膜过程中,温度控制在中温条件下,进水pH值控制在7左右,水力停留时间为24 h,进水方式为连续进水,并根据需要对曝气量进行调节.在挂膜过程中对进、出水的COD、NH_3-N、TP、Cl~-和pH进行检测,并刮取少量轻质陶粒上的生物膜制成镜检切片后用多媒体显微镜对生物膜的形态进行观察.研究结果表明,在中温条件下采用活性污泥作为接种污泥,以轻质陶粒为滤料的生态滤床在15 d内挂膜成功;且随着进水污染负荷的提高,其去除率也逐渐提高,其中COD的去除率最后稳定在95%左右,NH3-N的去除率稳定在85%左右,TP的去除率在挂膜后期达到了80%以上;Cl~-作为微生物所需的微量元素在微生物生长高峰期为50%,稳定期保持在20%左右;进水pH保持在7左右,出水pH略高于进水,在8左右;从第13 d和第15 d的切片可观察到轮虫这种象征生物膜成熟的微生物的出现,此外还有大量的丝状菌和菌胶团.     

流化床三维电极电催化氧化深度处理焦化废水

研究了以焦粒为粒子电极的流化床三维电极反应器对二级生化处理后的焦化废水进行深度处理。结果表明：采用以焦粒为粒子电极的流化床三维电极反应器能有效降解废水中的有机物,COD去除率依赖于粒子投加量、电流密度、电导率、pH值、曝气量等操作参数的影响。在电导率（以S计）为7.1 m.cm-1,曝气量为160 L.h-1,电流密度（以A计）为48 m.cm-2,pH值为5.0,投加量30 g.L-1时,电解30 min,COD的去除率超过60%,表明流化床三维电极反应器在焦化废水深度处理中有很好工程应用前景。     

Fe~(3+)除磷对缺氧好氧膜生物反应器工艺运行性能及生物除磷的影响

针对膜生物反应器(MBR)较长的污泥龄导致磷的处理效果差的问题,采用铁盐强化除磷,向反应器中投加n(Fe)/n(P)=2.0的Fe Cl3·6H2O,系统考察膜生物反应器对氮、有机物及磷的去除效果,重点考察膜生物反应器投加铁盐前后运行性能、活性污泥菌群及膜污染速率变化情况.结果显示,在氮、有机物去除方面,投加前后没有发生明显的变化,去除率始终保持在90%左右.在磷去除方面,投加前磷的平均去除率为52%,投加后去除率提高了近40%,去除效果显著提升.实验进一步研究了加入三价铁盐前后对活性污泥优势菌群和生物除磷的影响.铁盐的投加降低了活性污泥菌群多样性及部分已知聚磷菌的相对丰度,对生物除磷造成一定的负面影响.在膜污染方面,通过跨膜压差(TMP)记录分析此浓度的铁盐并没有导致膜生物反应器膜组件膜污染的加剧.本研究表明,该浓度(n(Fe)/n(P)=2.0)的铁盐进入膜生物反应器会对体系内活性污泥聚磷菌的相对丰度及生物除磷效率造成一定程度上的降低,但对膜污染没有明显影响,可以使出水各项指标尤其是磷的尾水排放浓度达标.     

厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器处理高硫酸盐有机废水的厌氧生物脱硫试验

采用人工配制的高硫酸盐有机废水模拟青霉素废水,研究其经过EGSB反应器厌氧处理后的出水,在厌氧条件下采用生物法将其转化为单质硫的脱硫工艺.当保持S2-/NO3-在1.7—1.8时,S2-保持高去除率且不会进一步生成硫酸盐.脱硫反应器与EGSB反应器联合运行,处理系统运行参数为：进水COD浓度为6000 mg·L-1,硫...     

硫酸盐还原菌对酸性废水中重金属的生物沉淀作用研究

在小型连续搅拌槽式反应器（CSTR）中,研究了持续低pH条件下,硫酸盐还原菌的生物沉淀作用对人工配制酸性重金属废水的处理效果。试验设置反应器进水pH值依次为4-3,3．5和2．6三个处理,进水中Cu^2＋、Zn^2＋和Cr^3＋含量分别为65、36和10mg·L^-1,SO4^2-含量约为6200mg·L^-1,接种物为经耐酸驯化的混合硫酸盐还原菌,试验时控制水力停留时间为36h,通过定期测定反应器出水pH、氧化还原电位（ORP）、碱度、SO4^2、S^2-以及重金属含量变化等指标来考察废水生物沉淀的处理效果。研究结果表明：对于进水pH值为2．6～4.3的酸性重金属废水,硫酸盐还原菌的生物沉淀作用均有较好的处理效果。处理后,反应器出水pH值大幅升至6．5～8．0,碱度由起始的300～2000mg·L^-1增至7500-4600mg·L^-1,废水中S041-还原率达72％～80％,Cu^2＋和Zn^2＋的去除（沉淀）率达99．9％,Cr^3＋去除率达99．1％。此外,随着进水pH值由413降至2．6,反应器出水pH和碱度均呈现逐步下降的趋势,而S04}的生物还原和重金属的去除效果变化不大。从反应器运行稳定性考虑,控制酸性重金属废水的进水pH值为3．5较适宜今后的实际应用。     

饮用原水中微量NH_3-N的生物膜脱除

针对NH3-N浓度为1mg.l-1的饮用原水,分别以硅锰砂石和聚胺脂海绵作为硝化生物膜载体,考察了自制固定床生物膜反应器的脱氨效果.30d的连续运行结果表明,砂石载体系统达到95%—100%的NH3-N去除率,出水NH3-N浓度接近0,出水NO2--N浓度在0—0.02mg.l-1之间;而海绵载体系统虽然挂膜快,但运行阶段NH3-N去除率仅为10%—35%,出水NH3-N不能达标,且具有生物可降解性,反硝化过程优先导致NO2--N的积累.进一步考察了硅锰砂石生物膜系统稳定运行的最优参数,得出试验条件下,水力停留时间为6min,气水比为1:1,反冲洗周期为6d.硅锰砂石因其良好的孔隙率、粒径分布和密度等物理特性,以及化学稳定性和生物安全性,是含低浓度NH3-N原水生物膜净化的良好载体选择.     

微氧折流反应器启动过程产甲烷菌群落结构变化特征

采用实时荧光定量PCR和构建克隆文库的方法,对微氧折流反应器启动过程中产甲烷菌群落结构进行分析,以期了解反应器去除污染物机理.结果表明:随着反应器的运行,产甲烷菌丰度整体呈现增加趋势,化学需氧量(COD)去除率由启动初期的30%左右逐渐上升到75%左右,出水pH也从初期的弱酸性到后期稳定在7.3左右.其中,微氧曝气的1#格室产甲烷菌基因丰度先由第一阶段的1 580 copies ng-1(S1A)下降到第二阶段的1 355 copies ng-1(S2A),最后稳定阶段又升高到2 864 copies ng-1(S3A).2#格室的产甲烷菌基因丰度表现出与1#格室类似的趋势,但是相比1#格室变化幅度小,3个阶段的产甲烷基因丰度依次分别为2 024 copies ng-1(S1B)、1 970 copies ng-1(S2B)、2 282 copies ng-1(S3B).处于厌氧状态的3#格室的产甲烷菌基因丰度随着反应器的运行逐步上升,稳定后达到最大,为3 508 copies ng-1(S3C).1#格室中,产甲烷优势菌由第一阶段的Methanobacteriales目(占所得产甲烷菌序列群50%)变为第三阶段的Methanomicrobiales目(80%).2#格室中没有明显的优势产甲烷菌,群落结构相对稳定,隶属于Methanomicrobiales目的产甲烷菌序列比例在3个阶段分别为36.4%、36.4%和30%.3#格室稳定运行后有60%的产甲烷菌序列群属于Methanosarcinales目,成为优势菌.在反应器运行的不同阶段,2#格室的生物多样性均高于1#格室,3#格室的多样性在前两个阶段没有变化,而在第三阶段升高.因此,在启动过程中,微氧折流反应器不同格室产甲烷菌的基因丰度、群落结构和生物多样性表现出不同的变化特征.     

膜生物反应器（MBR）处理不同浓度高硫酸盐有机废水污泥性质和膜污染研究

针对食品加工过程中产生的高SO₄^2-的高浓度有机物废水,采用膜生物反应器(MBR)工艺对其进行处理研究,分别考察了1.6%和2.6%SO₄^2-浓度下反应器运行性能、污泥性质和膜污染变化情况.经过110 d的运行时间对比发现,1.6%SO₄^2-浓度下MBR获得的最大有机负荷为1.0kg·(m³·d)^-1 COD,其化学需氧量(COD)、氨氮和总氮的去除率分别为97.2%、92.5%和89.5%.2.6%SO₄^2-浓度下微生物受到的抑制更强,其获得的最大有机负荷仅为0.5 kg·(m³·d)^-1 COD,其COD、氨氮和总氮的去除率分别为96.3%、82.6%和80.7%.此外,SO₄^2-浓度为1.6%的反应器在更高的膜运行通量下,膜污染速率反而比2.6%系统更慢.进一步分析其污泥性质发...     

废水处理一体化生物反应器的发展

废水处理的一体化生物反应器由于具有投资少、占地小、管理运行方便等特点备受青睐.较早的有一体化氧化沟、SBR反应器、一体式膜生物反应器等.随着一体化反应器的发展,生物膜法被结合起来作为主体工艺,另外好氧工艺也与厌氧/缺氧工艺结合起来,出现了很多系统有机负荷更高、抗冲击能力更强、脱氮除磷效果更好的新式一体化反应器,如AmOn一体化生物反应器、五箱一体化反应池、一体化生物转筒反应器IBDR、A/O一体式曝气生物滤池等.一体化生物反应器的发展适应我国国情,具有广阔的应用和发展前景.参37     

低温反硝化过程中pH对亚硝酸盐积累的影响

以乙酸钠为单一碳源,在C/N比为3、温度为12—14℃的低C/N比、低温条件下通过间歇试验研究p H对反硝化亚硝酸盐积累规律影响.试验结果发现,在C/N为3时,p H值在7—9的范围内都能形成亚硝酸盐积累.反应时间为60 min时,亚硝酸盐积累率最大可达50%左右.低温SBR反应器连续试验研究表明,p H值为7.4±0.1和p H值为8.4±0.1时,序批式活性污泥法(SBR)出水亚硝酸盐积累率分别为51%和48%,取p H值为7.4±0.1条件下SBR反应器活性污泥进行酶活力测定发现,硝酸盐还原酶活力是亚硝酸盐还原酶活力的1.2倍,硝酸盐还原酶活力与亚硝酸盐还原酶活力对外界条件变化敏感程度不同,亚硝酸盐还原酶对外界条件变化更为敏感,其受到的抑制作用要大于硝酸盐还原酶,进而造成NO-2-N的积累.     

硫酸盐废水生物处理产生的硫化物处理含Pb2+、Zn2+的钢丝酸洗废水

在一套小型搅拌反应器中,研究了碱沉淀(KOH,处理a)、碱沉淀及硫酸盐废水厌氧处理产生的硫化物出水混合(KOH+出水混合,处理b)、碱沉淀及N2吹脱硫酸盐废水厌氧处理产生的硫化物(KOH+N2吹脱,处理c),以及碱沉淀、硫酸盐废水厌氧处理产生的硫化物出水混合和N2吹脱硫化物联合(KOH+出水混合+N2吹脱,处理d)等4组处理方式对含Zn2+、Pb2+的钢丝绳酸洗废水处理效果的影响.废水pH值为0.7,Zn2+和Pb2+含量分别为450和3274 mg.L-1.结果表明,KOH+出水混合+N2吹脱的处理方式对废水有较好的处理效果,Zn2+和Pb2+的去除为氢氧化物、硫化物沉淀的共同作用结果,处理后,废水中Zn2+和Pb2+的去除率均达99.6%以上,满足污水综合排放标准(GB 8978—1996).     

厌氧膜生物反应器(AnMBR)膜污染过程及控制方法研究进展

厌氧膜生物反应器(Anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)是一种将厌氧生物处理与膜分离技术相结合的新型处理技术,在提升出水水质的同时同步强化生物能回收.因此,AnMBR对于生物质废物处理和缓解能源危机具有重要意义.尽管目前在作用原理、操作优化和污染机制探索方面有了重大进展,但膜污染问题仍然是制约该技术进一步发展和应用的重要原因.本文介绍了厌氧膜生物反应器膜污染形成的基本机理与影响因素,并对膜污染控制技术进行了相关介绍,以期为AnMBR膜污染控制方面提供理论和技术参考.